旋转不变自旋-弹性模型中的屈曲现象

扫描隧道显微镜实验揭示了受热石墨烯薄片在无任何机械载荷情况下自发发生的波纹状到屈曲状的转变。为理解这一现象，人们提出了若干基于弹性与内部电子自由度之间相互作用简化图像的模型。然而，这些模型与经典弹性理论并不完全一致，因为它们未保持旋转不变性。在此，我们开发并分析了一种替代性的经典自旋-弹性模型，该模型在保持旋转不变性的同时，对波纹状到屈曲状的转变给出了定性描述。通过对内部自由度进行积分，导出了仅依赖于曲率的弹性模有效自由能。该自由能的最小化导致了不同力学相的出现，我们从解析和数值两方面透彻分析了其热力学稳定性。所有相均以空间均匀曲率为特征，该曲率在一维和二维情形下均充当波纹状到屈曲状转变的序参量。在后者中，我们聚焦于蜂窝晶格，其代表了实际石墨烯。