石墨烯納米帶的物理性質(zhì)與其形貌密切相關(guān)；同時(shí)，GNR可以很容易地在表面上滑動(dòng)（例如，超潤(rùn)滑性），這可能在很大程度上影響配置，從而影響性能。然而，GNRs在滑動(dòng)過(guò)程中的形態(tài)演變?nèi)匀浑y以捉摸。本文探索了GNR在Au襯底上各種滑動(dòng)配置下有趣的尾部擺動(dòng)行為。根據(jù)GNR寬度和相對(duì)于襯底的初始位置，出現(xiàn)了兩種不同的尾部擺動(dòng)模式，其特征是規(guī)則和不規(guī)則的擺動(dòng)。這種機(jī)制可以用莫爾效應(yīng)來(lái)解釋，莫爾效應(yīng)呈現(xiàn)對(duì)稱和不對(duì)稱的圖案，類似于迷人的納米千足蟲(chóng)。本文揭示了尾部擺動(dòng)模式與莫爾效應(yīng)引起的GNR邊緣褶皺模式之間的驚人相關(guān)性。這些發(fā)現(xiàn)為邊緣效應(yīng)如何影響GNR的摩擦形態(tài)響應(yīng)提供了基本的理解，為GNR的精確操作和操作提供了有價(jià)值的見(jiàn)解。
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圖1. 計(jì)算模型示意圖。GNR被放置在Au（111）表面的基板上，并被跟蹤以沿著X軸方向移動(dòng)。GNR末端的第一排原子（藍(lán)色）通過(guò)剛度Klink＝1.5N/m的線性彈簧連接到虛擬原子（白色）。尾部擺動(dòng)的特征是Uy，它測(cè)量滑動(dòng)過(guò)程中的尾部橫向位移
圖2. 滑動(dòng)過(guò)程中GNR的莫爾條紋。彩色條顯示原子在Z方向上與襯底的垂直距離。（a） 隨著GNR的寬度l
y的變化，莫爾圖案發(fā)生了迷人的變化。將彎曲形態(tài)與實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果進(jìn)行了比較。（29）（b，c）y≈0.7 nm時(shí)GNR的位移-時(shí)間圖：（b）U
y0=0.1b；（c） U
y0=0。
圖3. 窄GNR的莫爾條紋圖案與作用在原子上的Y方向力（F
y）之間的相關(guān)性。（a） F
y–藍(lán)色盒子內(nèi)28個(gè)原子的時(shí)間圖，以及五個(gè)典型的瞬時(shí)莫爾條紋圖案。（b–e）四種類型的代表性莫爾條紋圖案，以及相應(yīng)的F
y方向。（e） 力箭頭沒(méi)有表示為F
y值，因?yàn)檫@種類型的莫爾條紋幾乎為零。圖中的彩色條表示原子在Z方向上與襯底的距離。
圖4. 寬GNR的莫爾條紋圖案與F
y之間的相關(guān)性。（a）當(dāng)初始Y位置U
y0=0時(shí)，GNR的位移-時(shí)間圖，Y≈2.2 nm。（b） GNR的兩種瞬時(shí)GNR形態(tài)。對(duì)于A1中紅框內(nèi)的半莫爾圖案，它可以分為三部分。（c） Fy–紅框內(nèi)半莫爾條紋圖案的時(shí)間圖。（d） F
y–紅框內(nèi)三個(gè)部分的時(shí)間圖。圖中的彩色條表示原子在Z方向上與襯底的距離。
圖5. U
y0=0時(shí)較寬GNR的尾擺。（a） 四個(gè)寬GNR的位移-時(shí)間圖。（b–d）具有l(wèi)
y≈（b）3.2、（c）3.5和（d）4.5 nm的GNR的瞬時(shí)形態(tài)。圖中的彩色條表示原子在Z方向上與襯底的距離。
相關(guān)研究成果由巴黎薩克萊大學(xué)Yu Cong和復(fù)旦大學(xué)Fan Xu等人2023年發(fā)表在Nano Letters (鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03084)上。原文：Tunable Tail Swing of Nanomillipedes。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
