巴黎萨克莱大学Yu Cong和复旦大学Fan Xu等--石墨烯纳米足虫的可调谐摆动尾巴

石墨烯纳米带的物理性质与其形貌密切相关；同时，GNR可以很容易地在表面上滑动（例如，超润滑性），这可能在很大程度上影响配置，从而影响性能。然而，GNRs在滑动过程中的形态演变仍然难以捉摸。本文探索了GNR在Au衬底上各种滑动配置下有趣的尾部摆动行为。根据GNR宽度和相对于衬底的初始位置，出现了两种不同的尾部摆动模式，其特征是规则和不规则的摆动。这种机制可以用莫尔效应来解释，莫尔效应呈现对称和不对称的图案，类似于迷人的纳米千足虫。本文揭示了尾部摆动模式与莫尔效应引起的GNR边缘褶皱模式之间的惊人相关性。这些发现为边缘效应如何影响GNR的摩擦形态响应提供了基本的理解，为GNR的精确操作和操作提供了有价值的见解。    

图1. 计算模型示意图。GNR被放置在Au（111）表面的基板上，并被跟踪以沿着X轴方向移动。GNR末端的第一排原子（蓝色）通过刚度Klink＝1.5N/m的线性弹簧连接到虚拟原子（白色）。尾部摆动的特征是Uy，它测量滑动过程中的尾部横向位移。

图2. 滑动过程中GNR的莫尔条纹。彩色条显示原子在Z方向上与衬底的垂直距离。（a） 随着GNR的宽度l_y的变化，莫尔图案发生了迷人的变化。将弯曲形态与实验观察结果进行了比较。（29）（b，c）y≈0.7 nm时GNR的位移-时间图：（b）U_y0=0.1b；（c） U_y0=0。

 图3. 窄GNR的莫尔条纹图案与作用在原子上的Y方向力（F_y）之间的相关性。（a） F_y–蓝色盒子内28个原子的时间图，以及五个典型的瞬时莫尔条纹图案。（b–e）四种类型的代表性莫尔条纹图案，以及相应的F_y方向。（e） 力箭头没有表示为F_y值，因为这种类型的莫尔条纹几乎为零。图中的彩色条表示原子在Z方向上与衬底的距离。    

图4. 宽GNR的莫尔条纹图案与F_y之间的相关性。（a）当初始Y位置U_y0=0时，GNR的位移-时间图，Y≈2.2 nm。（b） GNR的两种瞬时GNR形态。对于A1中红框内的半莫尔图案，它可以分为三部分。（c） Fy–红框内半莫尔条纹图案的时间图。（d） F_y–红框内三个部分的时间图。图中的彩色条表示原子在Z方向上与衬底的距离。

图5. U_y0=0时较宽GNR的尾摆。（a） 四个宽GNR的位移-时间图。（b–d）具有l_y≈（b）3.2、（c）3.5和（d）4.5 nm的GNR的瞬时形态。图中的彩色条表示原子在Z方向上与衬底的距离。

相关研究成果由巴黎萨克莱大学Yu Cong和复旦大学Fan Xu等人2023年发表在Nano Letters (链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03084)上。原文：Tunable Tail Swing of Nanomillipedes。