自驱动石墨烯撕裂与剥离：一项全原子分子动力学研究
介观与纳米尺度物理
2018-01-17 v1
摘要
尽管经过多年深入研究，石墨烯仍不断带来令人惊讶的结果。最近，实验观察到在特定条件下石墨烯能够自驱动地从基底上撕裂和剥离。该过程可在无任何外力作用的情况下产生微米级的长折叠纳米带。此外，在这一类裂纹扩展过程中，石墨烯折叠带的宽度持续减小，且仅当宽度减小至约几百纳米时才停止。人们认为，折叠区域的应变能、碳-碳共价键的断裂以及石墨烯-石墨烯和石墨烯-基底的粘附之间的相互作用是该过程最基本的特征，尽管原子尺度上的详细机制仍不清楚。为了进一步理解这些过程，我们利用 LAMMPS 计算包中可用的 AIREBO 势进行了全原子反应分子动力学模拟。尽管所报道的撕裂/剥离实验观测仅针对微米级结构，我们的结果表明它们也可在纳米尺度发生。我们的初步结果表明，石墨烯撕裂/剥离过程起源于热能量涨落导致键断裂，随后应变释放产生局部弹性波，该弹性波既可强化此过程（类似于鞭笞裂纹传播），也可通过产生碳悬键进而演化为两层石墨烯之间成键而削弱该过程。随着过程随时间推进且折叠石墨烯宽度减小，带边缘的碳-碳键和层间键所受应力减小，热涨落无法再使其断裂，过程停止。
引用
@article{arxiv.1801.05354,
title = {Self-Driven Graphene Tearing and Peeling: A Fully Atomistic Molecular Dynamics Investigation},
author = {Alexandre F. Fonseca and Douglas S. Galvao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.05354},
year = {2018}
}