近期，我院計(jì)算凝聚態(tài)物理組在二維層狀材料負(fù)微分摩擦的産生機(jī)理取得新進(jìn)展，相關(guān)成果“Negative differential friction in van der Waals layered materials: The role of interlayer quasibonding repulsion”發(fā)表在《Physical Review B》(2024, 109, 075431)，碩士研究生李新雨為第一作者，石興強(qiáng)教授和王江龍教授為通訊作者。

負(fù)微分摩擦，即滑移勢(shì)壘隨著負(fù)載的增加而減小，它不遵循經(jīng)典的達(dá)·芬奇-阿蒙頓摩擦定律，近年來(lái)引起了人們的廣泛關(guān)注，在材料和器件摩擦學(xué)以及微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有重要的應(yīng)用。雖然已有不少工作對(duì)二維材料的負(fù)微分摩擦進(jìn)行了研究，但對(duì)其普適原理仍缺少認(rèn)識(shí)。我們從二維材料普遍存在的層間準(zhǔn)鍵相互作用出發(fā)，利用密度泛函理論計(jì)算結(jié)合層間軌道相互作用分析了一些典型二維材料(H-stacking MoS₂、R-stacking MoS₂,h-BN和石墨烯)的滑移勢(shì)壘隨負(fù)載的變化關(guān)系，由于層間準(zhǔn)鍵排斥和倫敦色散力吸引與層間距有著不同的依賴(lài)關(guān)系，當(dāng)層間準(zhǔn)鍵排斥引起的勢(shì)壘減小大于層間色散力引起的勢(shì)壘增加時(shí)有利用于出現(xiàn)負(fù)微分摩擦。這一研究有助于從新的視角理解二維材料的負(fù)微分摩擦産生機(jī)理以及超低摩擦系數(shù)材料的探索和設(shè)計(jì)。

以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、河北省自然科學(xué)基金、BETVLCTOR偉德官方網(wǎng)站高層次引進(jìn)人才項(xiàng)目、BETVLCTOR偉德官方網(wǎng)站科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、河大超算等的資助和支持。

文章鍊接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.075431