具有公度莫尔图案的二维双层膜的层间相互作用、剪切振动模式与摩擦学性质
介观与纳米尺度物理
2023-08-15 v1
摘要
利用依赖于 registry 的 Kolmogorov-Crespi 经验势，计算了一组公度莫尔图案下无限扭转双层石墨烯层间相互作用的势能面（PES）。所计算的 PES 对所有考虑的莫尔图案具有相同的形状，且其原胞尺寸与莫尔图案原胞尺寸成反比。发现 PES 起伏的振幅随莫尔图案原胞尺寸增大而呈指数衰减。推导了包含与两层对称性相容的第一傅里叶谐波的此类 PES 的解析表达式。结果表明，所计算的 PES 可用该推导表达式以 1% 以内的精度近似。这意味着与石墨烯层相对面内运动相关的不同物理性质相互关联，并可解析地表示为 PES 起伏振幅的函数。由此，我们获得了所考虑莫尔图案下公度扭转层相对转动至完全非公度态的剪切模频率、剪切模量、剪切强度与势垒。该势垒可能导致具有公度莫尔图案的扭转石墨烯双层膜出现宏观鲁棒超润滑性。所得结论应对各类扭转公度层的二维系统均成立。
引用
@article{arxiv.2308.06302,
title = {Interlayer interaction, shear vibrational mode, and tribological properties of two-dimensional bilayers with a commensurate moir\'e pattern},
author = {Alexander S. Minkin and Irina V. Lebedeva and Andrey M. Popov and Sergey A. Vyrko and Nikolai A. Poklonski and Yurii E. Lozovik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.06302},
year = {2023}
}
备注
9 pages, 3 figures; Supplemental Material: 2 pages, 1 figure