Contributions of Edge and Internal Atoms to the Friction of Two-Dimensional Heterojunctions

异质结 GSM演进的增强数据速率 内耗 材料科学 凝聚态物理 物理 复合材料 计算机科学 电信
作者
Yutao Li,Wenjie He,Qi‐Chang He,Wen Wang
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:133 (12) 被引量:2
标识
DOI:10.1103/physrevlett.133.126202
摘要

The weak interlayer interaction and strong intralayer bonding in Van der Waals (vdW) layered materials give rise to ultralow friction at incommensurate contact interfaces, a phenomenon known as structural superlubricity. This phenomenon is complicated by the interplay between atomic degrees of freedom, twist angle, and normal force. In this Letter, we exploit naturally occurring cracks in vdW crystals and microfabrication techniques to qualitatively separate the contributions of edge, complete moiré tile, and incomplete moiré rim regions. It is observed that friction from the incomplete moiré rim region, scaling linearly with the rim area, plays a dominant role in determining the twist angle dependence of friction. Interestingly, despite lower friction contributions from complete moirés, friction from a complete moiré tile is independent of moiré size; consequently, friction from the moiré tile scales linearly with the total number of moirés. By integrating the contributions from edge, moiré tile, and incomplete moiré rim, a friction law for vdW heterojunctions is proposed. Finally, friction changes from positively to negatively correlating with normal force, contingent on the suppression of moiré ridge and the dissipation from edge atoms.
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