二维材料机械褶皱实现巨大自旋分裂与持久自旋螺旋态

为解决自旋电子器件中材料对称性限制和自旋寿命短的难题，研究人员通过机械弯曲二维材料诱导挠曲电极化和非对称杂化，首次在MoTe2等材料中实现0.16 eV的巨大自旋分裂和1 nm级超短自旋进动长度，为超越硅基的自旋电子器件提供了突破性材料设计框架。

　　

二维材料中的机械褶皱现象正在改写自旋电子学的游戏规则。当单层MoTe₂等材料形成发夹状折叠时，材料形变会产生挠曲电极化(flexoelectric polarization)和非对称键杂化(asymmetric hybridization)，这种独特的物理效应激活了自旋轨道耦合(spin-orbit coupling)，使得电子能带产生惊人的自旋分裂(spin splitting)——高达0.16电子伏特(eV)，相当于目前报道的最高水平。

更令人振奋的是，这种自折叠结构天然形成了持久自旋螺旋(persistent spin helix, PSH)态，其自旋进动长度(spin precession length)缩短到1纳米(nm)量级，相当于人类头发丝直径的十万分之一。这种纳米级自旋调控能力，使得单个发夹形变的MoTe₂单层就可能成为世界上最微小的自旋电子器件。

理论计算揭示了两大关键机制：曲率诱导的能带偏移(curvature-induced band shifts)和挠曲电驱动的自旋分裂(flexoelectricity-driven spin splitting)。这种不依赖材料本征对称性的设计思路，突破了传统自旋材料的选择限制，为开发下一代超低能耗自旋芯片开辟了新途径。在人工智能算力需求爆炸式增长的今天，这项发现可能成为打破"功耗墙"的关键技术突破。