被石墨烯隐藏——通过单层包覆实现界面范德华相互作用的有效屏蔽
材料科学
2018-06-13 v1
摘要
最近在石墨烯包覆的SiO上进行的原子力显微镜(AFM)实验~[ACS Nano {\bf 2014}, 8, 12410-12417]表明，单层石墨烯(G)能够有效屏蔽来自底层衬底的色散范德华(vdW)相互作用：尽管G仅为单原子厚度，AFM针尖对SiO几乎不敏感，针尖-衬底吸引力基本上仅由G决定。这种G的vdW{\it 不透明性}具有深远影响，涵盖多层异质结构的稳定化、微机械现象乃至多相催化。然而，该现象的精细实验控制与高端应用尚待对其 underlying 物理机制的可靠理解。通过量子多体分析和第一性原理密度泛函理论，本文应对这一挑战，为弱相互作用衬底上观测到的G vdW{\it 不透明性}提供理论解释。G的vdW相互作用的非局域密度响应与极慢衰减确保了标准吸引项与多体排斥贡献之间的补偿，从而在较宽的吸附距离范围内实现vdW{\it 不透明性}。vdW{\it 不透明性}在低频极限下最为有效，并超越London色散而包含静电Debye力。借助理论与实验相结合的验证，G由此成为一种有前景的超薄{\it 屏蔽层}，用于界面及复杂纳米器件中vdW相互作用的调制与切换。
引用
@article{arxiv.1806.04394,
title = {Hidden by graphene -- towards effective screening of interface van der Waals interactions via monolayer coating},
author = {Alberto Ambrosetti and Pier Luigi Silvestrelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.04394},
year = {2018}
}