近日，中國科大蘇州高等研究院鐘志誠老師課題組在二維異質(zhì)結(jié)界面結(jié)構(gòu)領(lǐng)域取得新進展，相關(guān)研究成果以“Spontaneous curvature in two-dimensional van der Waals heterostructures”為題發(fā)表在國際知名期刊Nature Communications上。

二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)由不同性質(zhì)的二維晶體組成，是新一代2D電子設(shè)備的基石。這些異質(zhì)結(jié)構(gòu)中界面的形成不可避免地破壞了塊體材料的對稱性和結(jié)構(gòu)連續(xù)性，導(dǎo)致原子重排和新的電子結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)�；�于此，鐘志誠團隊提出了“自發(fā)彎曲”模型，用以解釋二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)中原子重排導(dǎo)致的面外起伏。這種彎曲是由堆疊能量和變形能量之間的競爭驅(qū)動的，與平面內(nèi)應(yīng)變無關(guān)。通過深度勢能輔助的分子動力學(xué)模擬，他們觀察到石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)中顯著的面外起伏（3.8 Å），并形成了莫爾圖案。在莫爾圖案的疇和疇界中，面外彎曲的曲率表現(xiàn)出相反的符號，導(dǎo)致了疇的擴張和疇界的壓縮。這種曲率在熱漲落和有轉(zhuǎn)角的情況下仍然保持穩(wěn)定。計算表明二維異質(zhì)結(jié)的自發(fā)彎曲對外加應(yīng)力敏感，會影響其機械性質(zhì)，可能在量子模擬、光電子設(shè)備和低摩擦連接器等應(yīng)用中發(fā)揮作用。

圖片:D3D65DE8EB05C0462DA05265E1D_860F9B05_6A8B6.png

自發(fā)彎曲模型的示意圖

中國科大蘇州高等研究院博士后高于翔和鄧鳳麟為論文第一作者，該工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點研究計劃等資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56055-x