石墨烯结构性质中的同位素效应

同位素效应与理解固体多种性质相关，且多年来已被透彻分析。这些效应可能依赖于所考虑固体的维度。此处我们评估其对石墨烯——一种典型二维材料——结构性质的影响大小。我们使用路径积分分子动力学模拟，这是一种适于量化核量子效应对平衡变量影响的技术，尤其在非谐效应重要时。重点置于原子间距离与均方位移，以及石墨烯层的内平面面积。低温下，相对于 $^{12}$C，$^{13}$C 与 $^{14}$C 的 C--C 距离相对差异分别为 $-2.5$ 与 $-4.6 \times 10^{-4}$，大于金刚石等三维碳基材料。对于内平面面积，相对变化为 $-3.9$ 与 $-6.9 \times 10^{-4}$。通过将内能与原子的振动振幅与由谐近似导出者比较，估计晶格振动中非谐性的大小。