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哈尔滨工业大学研究团队揭示二维硒原子层中的力学各向异性
2021-10-09 14:30
哈尔滨工业大学
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  近日,航天学院力学学科王超副教授与赫晓东教授采用国际领先的原位力学测量技术,揭示了原子级别厚度硒(Se)二维材料的面内各向异性拉伸力学行为,并首次量化了硒(Se)原子链之间的范德华相互作用强度。该项成果为设计新型多功能二维材料奠定了实验基础。相关论文以“二维硒原子层中的力学各向异性”(Mechanical Anisotropy in Two-Dimensional Selenium Atomic Layers)为题发表在纳米力学领域权威期刊《纳米快报》(Nano Letters)杂志上。哈尔滨工业大学为论文第一通讯单位,联合培养博士生秦敬凯和隋超副教授为论文共同第一作者,王超副教授和赫晓东教授为联合通讯作者。

  近些年,硒(Se)二维材料由于其优异的光电性质而受到众多研究学者的广泛关注。众所周知,材料的机械性能在其实际应用中扮演着关键角色,然而,由于硒(Se)二维材料的纳米尺寸很难通过传统力学测试手段对其力学性能进行直接测量;另一方面,硒(Se)二维材料是由结构独特的一维硒(Se)原子链通过范德华作用高度定向排布组装而成,拥有显著的正交各向异性结构,但对于这种各向异性二维结构的拉伸力学行为尚不清楚。

  为了解决这些难题,王超副教授和赫晓东教授及其合作者将光镜下纳米材料转移技术与扫描电镜内原位力学测量技术相结合,实现了厚度为原子级别的硒(Se)二维材料不同方向的原位拉伸加载,通过实时观测手段揭示了硒(Se)二维材料沿原子链方向的曲折型断裂模式和沿垂直于原子链方向的平直型断裂模式,更重要的是,首次定量地确定了硒(Se)原子链之间的范德华相互作用强度,间接说明了纳米尺度下占主导地位的范德华作用可以用来组装二维材料,为新型二维材料的结构设计提供新思路。

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