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科研进展
石墨烯层间界面作用检测研究

       本项研究旨在利用拉曼光谱研究当界面之间只存在范德华力时界面上力的传递。研究中利用双层石墨烯构建最为干净的范德华力作用面,通过给底层石墨烯施加一个拉伸均匀应变,利用拉曼光谱技术测得上层石墨烯的应变分布,从而求得在只有范德华力作用下界面之间力的传递。

       由于双层石墨烯的拉曼信号存在重叠干扰,我们通过利用碳的同位素13C来标记双层石墨烯的其中一层石墨烯的碳原子,从而避免了双层石墨烯的拉曼光谱信号的重叠干扰,实现对任一层石墨烯的精确研究。

       界面研究中通过位移加载器不断增加施加给底层的石墨烯的拉伸应变,利用拉曼光谱技术测得上层石墨烯中心点的应变,当上层石墨烯的应变不再随底层石墨烯的应变增大而变化时,利用剪滞模型就能计算出双层石墨烯的界面强度。研究中发现双层石墨烯界面可以传递的最大应变约为1.1%。研究还发现双层石墨烯的堆垛方式会对界面力的传递有非常大的影响,双层石墨烯在AB堆垛情况下界面可以传递的最大应变约为1.1%,在非AB堆垛情况下界面可以传递的最大应变约为0.3%,非AB堆垛下双层石墨烯的界面强度只有AB堆垛情况下的27%左右。研究还发现尺寸效应对双层石墨烯界面强度有显著影响。通过改变上层石墨烯的沿拉伸方向长度,重复上述实验我们发现双层石墨烯的界面强度存在显著的尺寸效应,其和上层石墨烯沿拉伸方向长度成反比



       对于双层石墨烯界面中力的传递,通过位移加载器不断增加施加给底层的石墨烯的拉伸应变利用拉曼光谱技术测得上层石墨烯沿拉伸方向上的应变分布,就可以得到在只有范德华力作用下的双层石墨烯界面力的传递方式。该研究发现双层石墨烯界面力的传递规律符合“剪滞模型”,上层石墨烯沿拉伸方向的应变分布满足剪滞模型描述的“倒扣的碗”状。

       更多深入的关于双层石墨烯界面的研究正在进行中。