金基底上石墨烯纳米带的脱离动力学

摘要： 金属表面物理吸附的石墨烯纳米带（GNRs）构成了具有力学、电子学和摩擦学多重特性的可移动纳米接触结构。先前研究表明，由于结构非共格性，吸附在Au(111)表面的GNRs通常能实现平滑的超润滑滑动。本文研究了末端被原子力显微镜（AFM）悬臂梁提起时的纳米级脱附力学行为。通过AFM纳米操纵与分子动力学（MD）模拟，我们识别出两个连续阶段：(i) 局部弯曲逐渐加剧，同时粘附部分保持平滑滑动；(ii) 随后出现粘滑动力学现象，表现为剩余粘附GNR片段与尾端间歇性跳跃时伴随的突发弯曲弛豫。AFM垂直力测量显示的振荡信号，经与MD模拟对比，可归因于长度为0.42 nm的GNR单胞逐个相继脱附。单个周期内的额外调制则源于仍处物理吸附状态的GNR片段阶梯式推进。伴随GNR抬升的非共格莫尔条纹滑动通常会产生长周期附加振荡：当GNR以标准"R30"取向排列在Au(111)表面时该特征几乎不可检测，但我们预测在相同表面的替代旋转"R0"取向或其他表面（如可能的Ag(111)）上，该特征将显著显现。