近日，新葡的京集团35222vip李泽军教授课题组与陈乾教授、万东阳副教授、张骏杰副教授以及新加坡国立大学吕炯教授合作，在二维材料卷曲行为研究中取得重要突破。该团队首次发现了极性二维材料的自发卷曲现象，揭示了面外电极性作为内禀驱动力的全新机制，打破了外力驱动卷曲的传统认知。该研究成果以“Near-100% spontaneous rolling up of polar van der Waals materials”为题，于10月13日在线发表于Nature Materials。
将二维材料卷曲成一维纳米卷，可引入曲率、手性及对称性变化等新的调控自由度，正推动“卷曲电子学（Rolltronics）”成为二维材料研究的新前沿。然而，由于二维材料本征的机械刚度和对称性限制等因素，传统的二维材料卷曲策略需设计外部驱动力抵抗弯曲引起的应变能。这些外力驱动方法需二维材料与施力物体之间的相互作用严格匹配，且通常是各向同性的，难以精确控制，导致产量低、重现性差以及卷曲取向与手性角度随机等问题。
针对上述瓶颈，研究团队创新性地通过插层分子尺寸精准调控极性二维材料面外电极性，首次实现了无需外力的自发卷曲行为。该策略通过调控面外电极性与弯曲刚度之间的竞争关系，在同一材料体系中实现了二维平面结构与一维卷曲结构的可控切换制备。该方法诱导的自发卷曲具备接近100%的产率与重现性，卷曲形态均匀、取向与手性角度明确。所得纳米卷的二次谐波产生强度较二维平面结构提升约100倍，并展现出宽带圆偏振正光探测能力，在片上激光源转换、量子光源及全光信号处理等未来集成电路领域具有重要应用前景。该研究不仅突破了传统外力驱动卷曲的局限，也为二维材料操控与功能开发提供了全新范式。
新葡的京集团35222vip为论文第一完成单位，李泽军教授、陈乾教授、万东阳副教授以及新加坡国立大学吕炯教授为共同通讯作者，新葡的京集团35222vip博士生张植、张育玮、已毕业硕士生陆康俊以及张骏杰副教授为共同第一作者。研究工作获国家自然科学基金、江苏省自然科学基金以及新葡的京集团35222vip量子材料与信息器件教育部重点实验室、新进教师启动经费等项目支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02357-w
供稿：李泽军
审核：苗霖