“JRKAN直播NBA”中科院获双层石墨烯层间的范德华剪切作用新成果

本文摘要：近日，中国科学院国家纳米科学中心纳米系统与多级次生产重点实验室研究员张忠、刘璐琪和清华大学教授徐志平合作，设计和发展了微纳鼓泡力学实验技术，准确密切相关了双层石墨烯层间的范德华剪切起到。

近日，中国科学院国家纳米科学中心纳米系统与多级次生产重点实验室研究员张忠、刘璐琪和清华大学教授徐志平合作，设计和发展了微纳鼓泡力学实验技术，准确密切相关了双层石墨烯层间的范德华剪切起到。微纳鼓泡力学实验示意图涉及研究成果MeasuringInterlayerShearStressinBilayerGraphene(《测试双层石墨烯层间剪切阻力》)公开发表在《物理评论快报》[Phys.Rev.Lett.119(2017)036101]，并作为当期的主编引荐论文(EditorsSuggestion)。该工作同时被作为焦点故事(FocusStory)在[Physics10(2017)81]以《石墨烯在石墨烯上滑动》(GrapheneSlidingonGraphene)为题报导，指出这项研究通过鼓泡方法首次测量了石墨烯层间剪切力，取得了石墨烯器件的一个最重要参量(Creatingabulgeinagraphenesheetoffersthefirstmeasurementoftheshearforcesbetweengraphenelayers，anessentialfactorinmanygraphene-baseddevices)。

该研究工作获得了国家基础研究计划纳米根本性研发计划、国家杰出青年科学基金等的反对。二维材料展现出出有多种出色和新奇的特性，获得了普遍注目和研究。实质上，由于制取技术的容许或者功能设计的必须，目前在应用于中单原子层的二维材料往往填充成多层结构，多层石墨烯/聚合物复合材料、多级次层状结构二维材料电容器、多层二维材料异质拢等是较为少见的例子。作为“表格界面”材料，多层二维材料层间的界面范德华起到对于应用于中功能特性的充分发挥以及服役可靠性方面至关重要，然而目前研究对于二维材料层间变形和起到的关键参数知之甚少。

该研究团队精妙地设计了微纳鼓泡实验方法，通过均匀分布地调控微纳孔内外的压力差，掌控孔上单层/双层石墨烯的张开，从而构建“拉拽”孔外基底导电的单层/双层石墨烯向微孔中心产生位移；在双层石墨烯鼓泡实验中，与下层石墨烯和二氧化硅基底之间的界面起到比起，石墨烯层间界面具有要强的剪切阻力。利用纳曼光谱和原子力显微镜技术，可以准确地测量层间剪切变形场随着压力减小而拓展，融合实验分析、理论计算出来和分子动力学仿真，最后取得双层石墨烯层间的剪切阻力大约为40千帕斯卡；这比用完全相同实验技术测出的单原子层石墨烯和氧化硅基底的剪切阻力较低了约40倍。该工作获取了一种精致高效率的实验技术来密切相关二维材料层间范德华剪切起到，进而协助解读二维材料层间的润滑剂起到，同时也为二维材料的突发事件工程获取了新的思路。

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回应研究给与高度评价，“该研究得出了一种精美和精致的实验技术来测量二维材料层间及和基底的界面性能，研究结果将为器件和材料设计获取新的机遇”。致力于纳米摩擦学的德国莱布尼兹新材料研究所教授RolandBennewitz指出该研究为解读石墨烯良好的润滑性能获取了定量的实验基础，并指出“这项研究作为基石，为涉及的原子尺度仿真获取了可信的实验结果，进而人们可以更佳地解读石墨烯出色的润滑剂效果”。

论文的联合第一作者是在国家纳米中心牵头培育的中国科学技术大学博士研究生汪国睿及中科院力学研究所研究生戴着兆赫。该研究工作是和中科院半导体研究所研究员谭平恒、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合作已完成的。该课题组近年来在科技部、国家自然科学基金委员会、中科院的反对下，在纳米材料界面力学[Compos.Sci.Technol.149(2017)220；Compos.Sci.Technol.136(2016)1；ACSAppl.Mater.Inter.8(2016)22554；Carbon86(2015)69；Compos.Sci.Technol.。

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