研究背景
手性是自然与生命科学中的重要现象，赋予材料独特的破缺对称结构，使其在不对称催化、偏振光学、手性自旋电子学等领域具有广泛前景。近年来研究发现，手性材料能够优先传输特定自旋取向的电子，这一现象被称为手性诱导自旋选择性（CISS）效应。与传统自旋操控方式不同，CISS可在室温、无外加磁场的条件下实现对电子自旋的高效调控，为高密度信息存储与量子计算提供了全新路径。
目前，磁导原子力显微镜（mCP-AFM）已证实多种手性有机/无机材料具备良好的自旋过滤能力。然而，将这些材料集成到固态器件中仍面临严峻挑战。手性分子在成膜过程中易形成无序区和针孔，导致自旋弛豫和过滤效应下降，严重削弱器件中的自旋选择性。因此，直接生长大面积、均匀、高质量的手性薄膜成为实现CISS效应固态器件应用的前提。
二维手性共价有机框架（2D-CCOF）因其结构可设计、手性可调控，是探索CISS效应的理想平台。但目前该领域面临两大瓶颈：一是高结晶性、均匀的2D-CCOF薄膜难以合成；二是缺乏构建稳定CCOF基自旋器件的有效方法，限制了其在自旋电子学中的实际应用。
研究内容
针对上述挑战，天津大学胡文平院士&雷圣宾教授&丁帅帅教授通过气-液界面表面活性剂辅助的Schiff碱反应，成功合成了高结晶性、均匀的2D-CCOF薄膜，系统表征了其结构、手性与自旋极化性能，并构建了稳定的半自旋阀器件，验证了其在室温下的高效自旋过滤能力。
重要研究内容与关键结果如下：
1.高质量2D-CCOF薄膜的合成：采用气-液界面方法，成功制备出高结晶性、大面积的CCOF-R/S-H₂P薄膜，其单晶畴区超过10⁴ nm²，层间堆叠有序（d=0.39 nm）。
2.优异的超分子手性：圆二色谱显示CCOF-R与CCOF-S呈现镜像Cotton效应，g因子高达2×10⁻³，为有机手性材料中最高之一，手性从侧链成功传递至整个框架。
3.室温下超过90%的自旋极化效率：通过原位mCP-AFM测试，CCOF-S-H₂P的平均自旋极化率（P值）超过90%，而非晶对照样品的P值不足30%，表明高结晶性与超分子手性是高效自旋过滤的关键。
4.引入石墨烯阻挡层构建稳定半自旋阀器件：在CCOF与Al电极之间引入石墨烯，有效避免电极沉积对材料的损伤，器件表现出稳定的半导体输运特性与明显的手性依赖磁电阻响应。
5.明确的CISS机制验证：消旋CCOF和无石墨烯器件均未观察到显著的手性依赖磁电阻，证明自旋选择性确实源于CCOF的手性结构而非电极或界面干扰。
膜制备过程
COF膜制备过程：在直径为70 mm、高度为20 mm的培养皿中加入50 mL水。将聚（4-苯乙烯磺酸钠）水溶液（120 μL，1 mg/mL）滴加至水-空气界面，并静置扩散1小时。将经1 mol/L对甲苯磺酸（PTSA）质子化的TAPP溶液（800 μL，0.5 μmol）用注射器加入培养皿中，静置1小时。随后，将手性醛单体的水溶液（15 mL，2 μmol）缓慢注入容器中。一周后获得二维手性共价有机框架（2D CCOF）薄膜。在表征前，将薄膜从水-空气界面转移至所需基底上，并用水和氯仿清洗。合成非晶态CCOF薄膜时不添加表面活性剂，其余所有步骤均相同。
