美國能源部國家可再生能源實驗室（NREL）和混合有機無機半導體能源中心（CHOISE）合作開展的研究，發現了一種全新方法，可在鈣鈦礦半導體中引入手性結構，為尖端電子應用打開了新的可能性。
這項突破涉及通過手性分子的遠程效應扭轉鈣鈦礦結構，進而控制電子的“自旋”。手性是指一種不可與其鏡像重疊的結構，如手的左右之分，而利用這種特性，可進一步實現對電子自旋的控制，這在傳統的光電設備中尚未被廣泛應用。研究團隊成功地在無需低溫或磁場的條件下，開發了基于手性鈣鈦礦的自旋極化LED，從而加速了材料的自旋控制發展進程。
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該研究發表在《自然化學》期刊上的新論文“Remote Chirality Transfer in Low-Dimensional Hybrid Metal Halide Semiconductors”詳細介紹了這種方法。其核心是引入一種特定的手性分子，該分子并未嵌入鈣鈦礦晶格內，而是通過表面作用將其手性特性向深層傳遞數個單元層。這種結構的扭轉可以通過左旋或右旋的手性分子定向在鈣鈦礦薄膜的晶界和表面上實現，從而改變材料的自旋特性，使其能夠用作電子自旋過濾器。
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該論文的第一作者Md Azimul Haque指出，以往在鈣鈦礦中引入手性需要將手性分子直接嵌入晶格中，改變分子成分后需進行復雜分析。而新方法可以通過鄰近的手性分子傳遞特性，不需改變鈣鈦礦本身的成分，簡化了流程并加快了發展速度。NREL資深研究員、論文通訊作者Joey Luther補充道，雜化鈣鈦礦材料比傳統無機半導體更柔軟，手性分子在其表面的扭曲效應可以傳遞到更深層，從而展現更多潛在應用。
該研究項目得到能源部科學辦公室EFRC計劃資助，聯合了CHOISE多個機構的專家，包括NREL、猶他大學、科羅拉多大學博爾德分校、威斯康星大學麥迪遜分校和杜克大學等的科研力量。Luther表示，該方法為鈣鈦礦材料引入手性提供了一種新途徑，有望應用于偏振相機、3D顯示、自旋信息傳輸、光學計算及高效光學通信等未來技術領域。
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