无桁架2D单层板的普适莫尔 buckling

膜片的物理学作为经典课题，因二维（2D）材料多层体的出现而迎来新机遇。本工作报告了在自由悬架2D单层板平衡几何研究中所发现的惊人结果。尽管普通膜片在受压杂质处易发生buckling，但我们预测所有2D材料自由悬架单层板即使无杂质也会发生普适的自发垂向buckling。在此情形下，莫尔纹网络节点起到内部杂质作用，因其连接的位错导致应力模式形成——在同质单层板中为纯剪切，在异质单层板中为混合压缩/剪切。这种内在应力理论和仿真表明，所有自由悬架2D单层板都可能发生具有大幅度变形及丰富相变场景的buckling。真实仿真预测了此类现象在异质单层板（如石墨烯/hBN、$\rm{WS_2/WSe_2}$）以及扭曲同质单层板（如石墨烯、hBN、$\rm{MoS_2}$）中的定量参数。Buckling还会引发多种预测后果：机械上，所有buckling相变处的弯曲刚度将出现临界下降；热力学上，平均buckling波纹随温度降低，部分情况下可能出现buckling-unbuckling相变，且buckled状态常常可持续到室温以上。硬质诱导性基片会抑制buckling，柔软基片则以较弱形式存活。摩擦、电子及其他相关现象也被指出。这些预测现象的普适性与丰富性强烈鼓励进行实验探索，但目前仍缺乏实际观测。