无法相互重叠的镜像物体被称为手性物体，比如手和脚。一边显然是右手性的，另一边是左手性的。生活中的球和饮用玻璃杯均属于非手性物体，意味着物体和它的镜像看起来一样。

艺术家渲染后的左右手性堆层的双原子厚度石墨烯示意图，通过中间的镜面连接。

(图片来源：Cheol-Joo Kim和Zack Ziegler)

手性是科学和医学等其他相关学科的基本概念。在20世纪50年代和60年代初，萨力多胺镇静剂药物被世界各地的孕妇使用，但这种药物引起了可怕的先天性婴儿缺陷。后来才知道与萨力多胺分子的手性相关，左手性分子是一种镇静剂，而右手性分子会引起胎儿畸形。

到现在为止，还没有在原子尺度上进行过大面积薄膜中的 “手性”研究。康奈尔大学Jiwoong Parks的研究小组开发了一种突破性材料——只有两个原子厚的手性薄膜，通过石墨烯的圆形堆垛制成。该材料可能会在一系列领域得到应用，包括：光电子学、立体化学、偏振光学、自旋电子学或自旋传输电子学。

 “在很长一段时间里，我们一直很好奇是否可以制备这种材料，”化学和化学生物学副教授兼康奈尔纳米科学Kavli学院成员Park说。

 “这项发现和证实，可能会对纯科学和应用科学领域产生很大的影响。可能会用于检测生物分子，诱导和控制不对称催化等。我相信，这项发现会为其他二维材料的研究指明方向。”

墨西哥国立自治大学Fisica学院计算物理学家Mexico Noguez表示。

化学和化学生物学博士后研究员Cheol-Joo Kim和康奈尔大学前博士后Yui Ogawa在铜上制备出实验用的石墨烯片，将它们切出许多层。然后将这些层堆积，堆放前都巧妙地旋转每一层。顺时针旋转一层，然后逆时针旋转另一层，形成出左右手性层的堆积。

右手性和左手性的圆偏振光束交替照射到堆层上，计算出圆形二色性(CD)。例如，3D眼镜的圆形二色性让人们能够观看3 D电影。

研究团队意识到石墨烯薄膜的圆形二色性比预期更明显。经过许多困难之后，发现了这个现象，“在整个研究过程加速的时候，”Kim说。研究团队选择与Noguez合作来使结果定量化。

“很难得，这次我们知道想要得到什么，所以知道必须计算哪些量。这不是个简单的计算问题，我们做了大量的研究，发现Cecilia是最好的人选。”

康奈尔大学化学与化学生物学副教授JiwoongPark

最初Noguez和她的团队对Park的发现感到迷惑，然而，在进一步的测试中，他们意识到这项研究是一个突破。

“很久以前，我们预测了单壁碳纳米管类似的行为，并且最近研究了配体保护的金属纳米粒子。总的来说，这些结果对我来说很有意义。”

墨西哥国立自治大学Fisica学院计算物理学家Mexico Noguez表示。

Park团队在2月22日《Nature Nanotechnology》期刊发表了文章，题目为“手性原子尺度薄膜”。Park和Kim设计并完成了实验，是论文的合著者。合著者还包括工程物理专业的Zack Ziegler。

研究人员利用康奈尔大学中美国国家科学基金会(NSF)资助的纳米科技设备来制作样品。美国国国家科学基金会(通过康奈尔大学材料研究中心)和美国空军科学研究办公室支持这项研究。