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石墨烯原子级层间剪切作用研究获进展

责任编辑: admin 发布时间2017-11-29    点击数:21981 次
  近来,中国科学院国家纳米科学中心纳米系统与多级次制作要点试验室研讨员张忠、刘璐琪和清华大学教授徐志平协作,规划和发展了微纳鼓泡力学试验技能,准确表征了双层石墨烯层间的范德华剪切作用,相关研讨成果MeasuringInterlayerShearStressinBilayerGraphene(《测试双层石墨烯层间剪切阻力》)宣布在《物理评论快报》[Phys.Rev.Lett.119(2017)036101],并作为当期的主编推荐论文(EditorsSuggestion)。该作业一起被作为焦点故事(FocusStory)在[Physics10(2017)81]以《石墨烯在石墨烯上滑动》(GrapheneSlidingonGraphene)为题报导,认为这项研讨经过鼓泡办法初次丈量了石墨烯层间剪切力,获得了石墨烯器材的一个重要参量(Creatingabulgeinagraphenesheetoffersthefirstmeasurementoftheshearforcesbetweengraphenelayers,anessentialfactorinmanygraphene-baseddevices)。该研讨作业得到了国家基础研讨方案纳米严重研制方案、国家杰出青年科学基金等的支撑。

二维资料表现出多种优异和别致的特性,得到了广泛关注和研讨。实际上,由于制备技能的约束或许功用规划的需求,现在在使用中单原子层的二维资料往往堆叠成多层结构,多层石墨烯/聚合物复合资料、多级次层状结构二维资料电容器、多层二维资料异质结等是比较常见的比如。作为“表界面”资料,多层二维资料层间的界面范德华作用关于使用中功用特性的发挥以及执役可靠性方面至关重要,但是现在研讨关于二维资料层间变形和作用的要害参数知之甚少。该研讨团队巧妙地规划了微纳鼓泡试验办法,经过均匀地调控微纳孔表里的压力差,控制孔上单层/双层石墨烯的兴起,然后实现“拉拽”孔外基底吸附的单层/双层石墨烯向微孔中心发生滑移;在双层石墨烯鼓泡试验中,与下层石墨烯和二氧化硅基底之间的界面作用相比,石墨烯层间界面有着更弱的剪切阻力;凭借拉曼光谱和原子力显微技能,能够准确地丈量层间剪切变形场跟着压力增大而扩展,结合试验剖析、理论核算和分子动力学模仿,最终获得双层石墨烯层间的剪切阻力约为40千帕斯卡;这比用相同试验技能测得的单原子层石墨烯和氧化硅基底的剪切阻力低了大约40倍。该作业供给了一种新颖可控的试验技能来表征二维资料层间范德华剪切作用,进而协助了解二维资料层间的润滑作用,一起也为二维资料的应变工程供给了新的思路。

美国西北大学的微纳米力学专家、欧洲科学院及俄罗斯科学院院士HoracioEspinosa对此研讨给予高度评价,“该研讨给出了一种精致和新颖的试验技能来丈量二维资料层间及和基底的界面功能,研讨成果将为器材和资料规划供给新的机会”。致力于纳米冲突学的德国莱布尼兹新资料研讨所教授RolandBennewitz认为该研讨为了解石墨烯优胜的润滑功能供给了定量的试验基础,并认为“这项研讨作为柱石,为相关的原子标准模仿供给了可靠的试验成果,进而人们能够更好地了解石墨烯优异的润滑作用”。

论文的一起榜首编辑是在国家纳米中心联合培育的中国科学技能大学博士研讨生汪国睿及中科院力学研讨所研讨生戴兆赫。该研讨作业是和中科院半导体研讨所研讨员谭平恒、北京大学教授魏悦广、美国德克萨斯大学奥斯汀分校教授黄锐等协作完结的


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