四石墨烯单层的弹性性质的全原子分子动力学模拟

一种称为四六碳（亦名四石墨烯，tetragraphene）的准二维半导体碳同素异形体近期被提出，其具有结合正方形与六边形环的非寻常结构。四石墨烯的力学与电子性质已基于第一性原理密度泛函理论（DFT）计算被预测。然而，关于其在不同温度下力学行为的全面研究仍然缺乏。本工作中，我们利用全原子反应分子动力学（MD）模拟，研究了单层面内四石墨烯在拉伸应变下从线性区到完全结构失效（断裂）的力学性质。我们考虑了不同温度，并将结果与另两种已知平面碳同素异形体：石墨烯与五石墨烯进行比较。一个有趣的结果是，四石墨烯在温度或拉伸作用下均经历从晶态到非晶态的转变。在室温下，四石墨烯沿两个正交晶胞方向的临界应变分别为 38% 与 30%，高于石墨烯与五石墨烯。四石墨烯沿其方向的杨氏模量值比石墨烯小三至六倍，在室温下约为五石墨烯的 57%。获得了四石墨烯沿两方向的极限抗拉强度值，并同样显示小于石墨烯与五石墨烯。