近期，中国科学院院士、化学研究所有机固体院重点实验室研究员刘云圻与研究员郭云龙团队，在高迁移率半导体领域取得了一系列进展。研究发现，氮原子在室温下的自旋弛豫过程中扮演了关键角色，为未来有机自旋输运材料的设计提供了新思路。

有机半导体因其轻质元素组成及较弱的自旋轨道耦合特性，展现出优越的自旋寿命，理论上在室温下具备良好的自旋传输潜力。然而，以往的研究显示，自旋传输效率仍然不足，主要归因于氢原子的超精细耦合，限制了自旋弛豫的理解。此次研究着眼于分子结构与自旋弛豫的关系，克服了以往对氢原子作用的片面认识。

通过与国家纳米科学中心、北京工业大学和清华大学的合作，刘团队的研究揭示了氮原子的超精细耦合对于电子自旋的影响。实验中，研究人员在环化靛蓝单元边缘进行卤素取代，在不影响自旋寿命的前提下，实现了载流子迁移率提升10倍，室温下自旋扩散长度达到247纳米，磁阻比为8.7%。进一步，该研究在室温下观测到N原子的超精细耦合对电子自旋的相干信号，证明了N原子在室温下表现出比H原子更强的自旋耦合。同时，这一规律在多种光电功能分子中得到验证。

此项研究成果发表在《自然-通讯》上，并获得了国家自然科学基金委员会、科学技术部和中国科学院的资助。随着这一突破，有机半导体的应用前景将更加广阔，为新一代电子设备的发展提供了坚实基础。