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中科院上海硅酸盐研究所/浙江大学Nat. Mater.: 调节莫尔转角增强块体范德华晶体的拉伸塑性


近日,Nat. Mater.在线发表了中科院上海硅酸盐研究所史迅研究员、张家伟研究员和浙江大学余倩教授课题组的研究论文,题目为《Tuning moiré twist angles enhances tensile plasticity in bulk van der Waals crystals》,论文的第一作者为Jiali Zhou、Jiawei Zou和Zhiqiang Gao。

层状范德华材料最引人注目的特征是由层间范德华力引起的层状结构,这不仅导致了有趣的各种各向异性物理性质,还提供了一个在大尺度上调控材料性能的绝佳平台。莫尔转角,定义为范德华层以特定角度堆叠,是最令人兴奋的策略之一。莫尔转角在凝聚态物理中引发了相当大的兴趣。它打破了层状材料固有的晶体对称性,并提供了一种新颖而强大的手段来调控涌现的量子现象和物理性质,例如魔角转角双层石墨烯中的非常规超导性和关联绝缘态。

层状材料中的莫尔转角表明其驱动力很小,因此,它可能像位错一样,不仅能够在机械加载下驰豫施加的应力,还可以作为一种强大的变形机制来调控力学性能,即材料的塑性。然而,这些方法尚未被发现,并且通过莫尔转角调控层状材料力学性能的研究仍未被探索。

在此研究中,作者证明莫尔转角可以被用来有效增强块体层状范德华晶体的拉伸塑性。研究表明,通过在三元块体层状范德华晶体(GaGeTe)中简单的离轴压缩,可以可控地引入层间莫尔转角,其跨越与晶体平移对称性公度的广泛转角范围。它促进了机械加载下的高效应力驰豫,并随着莫尔转角的进一步增加,使室温宏观拉伸塑性大幅提高,最高可达360%,沿a-b面达到30%的拉伸应变。此外,莫尔转角仅发生在层间,因此对面内电子性质的影响可忽略不计。通过将可调莫尔转角确立为一种有效的塑性变形机制,这项工作为增强块体层状材料的拉伸塑性提供了一种广泛适用的策略。

图1 离轴预压缩诱导莫尔转角以增强块体单晶范德华半导体的拉伸塑性


图2 不同转角下原始拉伸、压缩和压缩拉伸GaGeTe中的莫尔超晶格


图3 转角晶体的塑性变形机制【论文链接】Zhou, J., Zou, J., Gao, Z. et al. Tuning moiré twist angles enhances tensile plasticity in bulk van der Waals crystals. Nat. Mater., 2026. https://doi.org/10.1038/s41563-026-02731-2


信息来源:科研任我行




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11月13-15日 中国·温州

“2026年中国国际石墨烯创新大会”将由石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)和正泰集团联合主办,将于2026年11月13-15日在温州市(乐清)举办。大会聚焦石墨烯应用市场,着力促进石墨烯创新成果与产业端的深度对接合作,推动石墨烯产业迈向高质量发展新阶段。2026中国国际石墨烯材料应用博览会将同期举办。


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