图1（左图）转角各向异性二维材料的手性示意图；（右图）不同转角和光学手性大小的理论和实验结果
南开新闻网讯（通讯员 程丹）近日，南开大学物理科学学院、泰达应用物理研究院的刘智波、田建国教授课题组，在转角二维材料方面的最新研究成果发表在材料领域知名国际学术期刊ACS Nano上。他们利用新发展的转移技术制备了高质量、高精度的转角各向异性二维材料结构（转角黑磷，转角二硫化铼等），实现了高度可调的大光学手性响应。这种响应覆盖了从可见到红外的宽光谱范围。
生命是手性的，手性材料被广泛应用于生物药品、偏振光学和自旋电子学。目前大多数的手性材料都是在宏观尺度上可见的，其体积相对较大，无法满足当今微纳光子学和电子学集成应用的发展需求。转角二维材料作为一种具有原子层厚度和高度可调性的新型材料，已经成为未来微纳光电子器件的强有力候选者。转角二维材料的研究在过去几年中已经展现出许多新颖的物理现象和巨大的应用潜力。刘智波、田建国课题组多年来一直致力于转角二维材料制备和光电性质的研究，曾在国际上首次实现了双转角可控的转角三层石墨烯制备（Advanced Materials,2016,28,2563），获得了转角黑磷晶向取向结构的新型二极管（Advanced Materials,2018,30,1704653）。
本研究报道了一种基于转角各向异性二维材料的小型化手性器件，通过对称性、能带和各向异性工程可以对手性进行精确编码。课题组发展了新型的定向干法转移技术制备出多种转角二维材料结构，搭建了高精度微区圆二色光谱测试平台用于测量材料的光学手性响应。发现该材料体系由于转角引起的对称性破缺而形成大的光学手性，并且在宽的光谱范围实现了手性的高度可调，获得了二维材料手性体系中最大的光学手性响应。最后，利用转角各向异性二维材料结构成功地实现了光电信息的自旋加密和解密传输。该研究成果表明转角各向异性二维材料在微纳光子器件的集成应用中有着巨大的潜力。
相关研究工作得到了国家自然科学基金委项目的资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c06031
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