莱斯大学科学家研究发现，二维材料中的微观褶皱可实现对电子自旋的精确调控，这为开发更紧凑、能效更高的电子器件提供了新途径。该研究聚焦二维材料应变工程与自旋电子学特性的交叉领域。

目前大多数电子设备依赖电子电荷进行信息处理，而自旋电子学技术尝试利用电子的自旋属性(向上或向下)来编码信息。这种技术有望突破当前硅基技术的能效瓶颈，降低计算设备的能源消耗。然而自旋信息在材料中容易因电子散射而衰减，成为技术发展的主要挑战。

在《物质》期刊发表的最新研究中，莱斯大学团队发现二碲化钼等二维材料在形成褶皱时，会产生一种称为持久自旋螺旋(PSH)的特殊自旋结构。该结构能有效维持自旋状态，即使存在电子散射也不易丢失信息。研究第一作者Sunny Gupta表示：“在具有PSH态的材料中，自旋状态保持不变。这类材料在自然界中非常罕见，且制备难度较高。”

由材料科学家Boris Yakobson带领的研究团队提出理论假设：二维材料褶皱产生的应变不均匀性会引发挠曲电极化效应，进而形成内部电场。曲率越高，自旋与轨道的相互作用越强。在极高曲率区域，自旋会呈现规律的螺旋纹理，并在约1纳米尺度内完成自旋翻转。Gupta指出：“我们证实二碲化钼发夹状褶皱可实现约1纳米的自旋进动长度，这是目前报道的最短记录。”较短进动长度有助于设计更紧凑的自旋电子器件。

该研究展示了通过二维材料应变工程调控量子行为的可行性。Yakobson表示：“二维材料的机械形变可产生独特场分布，进而诱导形成特殊的自旋纹理。”Gupta补充道：“几何形变与量子效应的结合为自旋电子学开辟了新的设计维度。”

更多信息： Sunny Gupta 等人，《二维材料中的机械折痕——一个实现大自旋分裂和持续自旋螺旋的平台》，Matter(2025)。期刊信息： 物质