低维材料的热力学行为

对包括单原子链、中空管、表面皮层、纳米空腔、纳米线和纳米晶粒在内的低维系统奇异行为背后的机制进行一致的原子尺度理解长期以来一直是一项高难度挑战。本文报道了这方面的最新进展。首先进行了综述，随后从键合能量学及其对外部刺激（配位环境和温度变化）的函数依赖性的角度，介绍了基于局域键平均（LBA）的解析方法。结果表明，样品的可测量量可以与代表性键的同一性及其对外部刺激的响应在函数上相关联。人们认识到，欠配位原子之间缩短并增强的键，以及相关的局部应变和能量捕获，本质上决定了含有大量欠配位原子系统的力学行为。物质的热软化源于热诱导的键膨胀和晶格振动，它们通过内能增加削弱了键。松弛表面皮层中能量密度增益与剩余原子内聚能之间的竞争本质上决定了介观样品的力学性能，而原子位错的激活与抑制之间的竞争则在外在主导了样品在塑性变形中的屈服强度。