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纳米所团队在二维资料曲面成长研讨方面获得首要停顿

来历:航空学院 作者:史欣 点击:215 宣布时候:2022-09-22 10:33:59

南京航空航天大学航空学院纳米所团队在二维资料曲面成长方面获得首要研讨停顿,相干功效以Stress-Dominated Growth of Two-Dimensional Materials on Nonplanar Substrates为题颁发在固体力学顶刊J. Mech. Phys. Solids上,第一作者为航空学院胡知力博士,通信作者为张助华传授,配协作者还包罗郭万林院士与美国莱斯大学Boris Yakobson传授。

二维资料研讨和利用的一个首要题目是若何懂得并节制其成长。以往对于二维资料成长的研讨首要集合于平面情况,但实在曲面成长更加遍及。比方,成长石墨烯泡沫的平面模板,基板上刻蚀的孔洞和具备自然粗拙度的基底等都触及到曲面构型。在这些情况下,二维资料的成长会遭到曲面的束缚,发生明显的应力,并经由过程与成长前端的原子组装彼此感化而影响资料的成长描摹和晶格品质。是以,研讨二维资料曲面成长触及的力学行动与描摹演变纪律对成长二维资料的根基制备迷信和推动相干手艺利用均有首要的意思。

但是,国际上对于曲面成长的停顿首要集合到胶体晶体,而二维资料的相干研讨鲜有报道。胶体晶体与二维资料在化学键和力学性子等方面均具备较大的差异,出格是胶体晶体不具备发生离面变形和构成不变叠层的才能。是以,胶体晶体相干停顿难以被鉴戒用于研讨二维资料的曲面成长。另外,摹拟二维资料曲面成长触及到晶格应变、离面位移、低的对称性等新的特点,使得相干实际与计较研讨缺少现成的有用计较方式。

克日,我校纳米所团队基于Metropolis算法的蒙特卡罗方式成长了一种能够摹拟二维资料在肆意曲面成长的计较方式,且经由过程并行计较手艺能够处置包罗上万原子的计较系统。他们以石墨烯/铜基底如许最遍及的系统为例,发明基底上尺寸仅为几纳米的圆锥形崛起就可以致使石墨烯发生形状丰硕的晶格缺点,比方点缺点、短程晶界和长程晶界等(1)。他们进一步基于曲面多少参数与缺点形状的干系成立了一幅缺点“相图”,并阐发了差别缺点“相”的发生前提和机理。他们的阐发发明圆锥所引发的石墨烯面内应力是缺点构成的焦点身分。该任务经由过程阐发测地曲率、圆锥多少、面内应力和别的多少身分对成长的影响,胜利肯定了长程晶界的发生前提,并与大批的摹拟成果分歧。他们的阐发还显现三重对称的二维资料(如二硫化钼、氮化硼)比六重对称的石墨烯更轻易在曲面上构成长程晶界,并且与已有的相干尝试成果符合。

1. (a) 石墨烯在具备圆锥形崛起的基底上的成长表示图和(b-f)几种典范的缺点描摹:完善晶格、点缺点、单晶界、晶界疤、长程晶界(由左至右)

 

上述研讨成果不只为二维资料的高品质成长打下了实际根本,并且斥地了一条在二维资料中定制功效性缺点的新路子。

 

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