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研究进展:​石墨烯-声子模型 | Nature Physics

今日新材料  · 公众号  ·  · 2024-05-16 23:56

正文

石墨烯的许多应用,取决于不均匀的硬度和高导热性,但石墨烯的机械性能——以及所有二维材料的机械性能——仍尚待完全理解。谐波理论预测了平面外弯曲声振动模式的二次色散,这导致了非物理结果,即长波长平面内声模在振动一个周期之前衰减,从而阻止了声的传播。二次色散的稳健性受到质疑,认为非谐声子-声子相互作用使其线性化。然而,这意味着在长波长范围内的发散弯曲刚度。

今日,西班牙 巴斯克大学(University of the Basque Country (UPV/EHU) Unai Aseginolaza,Ion Errea等,在Nature Physics上发文,证明了旋转不变性保护二次弯曲色散不受声子-声子相互作用的影响,因此,弯曲刚度是不发散的,与温度无关。

在非微扰非谐效应计算后,发现了声传播与二次色散共存。研究还表明,膜的高度涨落(称为波纹ripples)的温度依赖性,完全由热涨落或量子涨落决定,但没有先前假设的非谐抑制振幅。这些结论应该适用于所有二维材料。

Bending rigidity, sound propagation and ripples in flat graphene. 

在平面石墨烯中的弯曲刚度、声传播和波纹。


图1: 基于原子势计算,石墨烯的力学性质。

图2:在石墨烯中的声传播。

图3:在膜模型中,石墨烯的弯曲刚度。

图4:在膜模型中,高度-高度相关函数的傅里叶变换。

文献链接

Aseginolaza, U., Diego, J., Cea, T. et al. Bending rigidity, sound propagation and ripples in flat graphene. Nat. Phys. (2024). 

https://doi.org/10.1038/s41567-024-02441-z

https://www.nature.com/articles/s41567-024-02441-z

本文译自Nature。

来源:今日新材料

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