由类卡西米尔效应驱动的石墨烯在熔融金属上的自组装
介观与纳米尺度物理
2025-09-29 v1 材料科学
应用物理
摘要
卡西米尔效应由Hendrik Casimir于1948年解释，是量子电动力学的宏观表现。两个平面镜之间真空涨落的空间约束导致的对称性破缺在两镜之间产生吸引力。我们在此表明，二维(2D)层状材料在熔融金属上的自发自组装(rheotaxy)是由液体对石墨烯域施加的机械力驱动的，且这些力受到类卡西米尔效应的支配。我们展示了在固态和熔融金及铜上通过化学气相沉积生长石墨烯的原位环境和超高真空扫描电子显微镜观测，揭示自组装通过石墨烯域在熔融金属上生长期间的平移和旋转运动发生。利用高温(~1300 K)原子力显微镜对石墨烯/熔融金属界面的测量，结合密度泛函理论和二维层浮于液体表面的连续介质建模，将观测现象归因于表面起伏的类卡西米尔效应，并为实现二维层域的无缝拼接至大面积单层提供了进一步指导。
引用
@article{arxiv.2503.04327,
title = {Casimir-like effect driven self-assembly of graphene on molten metals},
author = {Kristýna Bukvišová and Radek Kalousek and Marek Patočka and Jakub Zlámal and Jakub Planer and Vojtěch Mahel and Daniel Citterberg and Libor Novák and Tomáš Šikola and Suneel Kodambaka and Miroslav Kolíbal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.04327},
year = {2025}
}
备注
53 pages in total, 3 main figures, 16 supporting figures