石墨烯納米帶的物理性質與其形貌密切相關；同時，GNR可以很容易地在表面上滑動（例如，超潤滑性），這可能在很大程度上影響配置，從而影響性能。然而，GNRs在滑動過程中的形態演變仍然難以捉摸。本文探索了GNR在Au襯底上各種滑動配置下有趣的尾部擺動行為。根據GNR寬度和相對于襯底的初始位置，出現了兩種不同的尾部擺動模式，其特征是規則和不規則的擺動。這種機制可以用莫爾效應來解釋，莫爾效應呈現對稱和不對稱的圖案，類似于迷人的納米千足蟲。本文揭示了尾部擺動模式與莫爾效應引起的GNR邊緣褶皺模式之間的驚人相關性。這些發現為邊緣效應如何影響GNR的摩擦形態響應提供了基本的理解，為GNR的精確操作和操作提供了有價值的見解。
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圖1. 計算模型示意圖。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。GNR末端的第一排原子（藍色）通過剛度Klink＝1.5N/m的線性彈簧連接到虛擬原子（白色）。尾部擺動的特征是Uy，它測量滑動過程中的尾部橫向位移
圖2. 滑動過程中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，莫爾圖案發生了迷人的變化。將彎曲形態與實驗觀察結果進行了比較。（29）（b，c）y≈0.7 nm時GNR的位移-時間圖：（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）之間的相關性。（a） F
y–藍色盒子內28個原子的時間圖，以及五個典型的瞬時莫爾條紋圖案。（b–e）四種類型的代表性莫爾條紋圖案，以及相應的F
y方向。（e） 力箭頭沒有表示為F
y值，因為這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之間的相關性。（a）當初始Y位置U
y0=0時，GNR的位移-時間圖，Y≈2.2 nm。（b） GNR的兩種瞬時GNR形態。對于A1中紅框內的半莫爾圖案，它可以分為三部分。（c） Fy–紅框內半莫爾條紋圖案的時間圖。（d） F
y–紅框內三個部分的時間圖。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時較寬GNR的尾擺。（a） 四個寬GNR的位移-時間圖。（b–d）具有l
y≈（b）3.2、（c）3.5和（d）4.5 nm的GNR的瞬時形態。圖中的彩色條表示原子在Z方向上與襯底的距離。
相關研究成果由巴黎薩克萊大學Yu Cong和復旦大學Fan Xu等人2023年發表在Nano Letters (鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03084)上。原文：Tunable Tail Swing of Nanomillipedes。
轉自《石墨烯研究》公眾號
