非晶石墨烯通过空洞形成的破裂

除其独特而引人入胜的电子性质外，石墨烯的许多基于传感器的应用纯粹建立在其力学与结构性质之上。本文报道了对非晶（小畴多晶）石墨烯中空洞的数值与解析研究，表明空洞的能量学是线张力代价与面积增益之间的平衡。借助经典成核理论的概念，我们表明在恒定压力下非晶石墨烯中形成的空洞的临界半径，恰为空洞处线张力与所施压强之比。在 2 eV/\AA${^2}$ 压强下，平坦与屈曲石墨烯的空洞临界半径分别为 3.48\AA 与 3.31\AA。我们还表明，线张力的主导有限尺寸修正在平坦与屈曲情形下均与空洞半径成反比。与常规认知相反，借助简单解析模型我们发现剪切模量设定了样品中线张力的下限。这使得我们的研究与其它二维非晶材料（如 h-BN、磷烯、硼烯及过渡金属硫属化物）相关。我们的结果有助于更好地理解张力下的多晶石墨烯，因而对被称为“应变电子学（straintronics）”的、用以调控或改善石墨烯性质的极具吸引力的应变工程领域具有直接意义。