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Interlayer commensurability and superlubricity in rigid layered materials

材料科学 可公度性(数学) 摩擦学 石墨 纳米尺度 石墨烯 六方氮化硼 纳米核糖学 六方晶系 氮化硼 六边形晶格 纳米技术 凝聚态物理 复合材料 几何学 结晶学 物理 化学 数学 反铁磁性
作者
Oded Hod
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:86 (7) 被引量:100
标识
DOI:10.1103/physrevb.86.075444
摘要

Superlubricity is a frictionless tribological state sometimes occurring in nanoscale material junctions. It is often associated with incommensurate surface lattice structures appearing at the interface. Here, by using the recently introduced registry index concept which quantifies the registry mismatch in layered materials, we prove the existence of a direct relation between interlayer commensurability and wearless friction in layered materials. We show that our simple and intuitive model is able to capture, down to fine details, the experimentally measured frictional behavior of a hexagonal graphene flake sliding on-top of the surface of graphite. We further predict that superlubricity is expected to occur in hexagonal boron nitride as well with tribological characteristics very similar to those observed for the graphitic system. The success of our method in predicting experimental results along with its exceptional computational efficiency opens the way for modeling large-scale material interfaces way beyond the reach of standard simulation techniques.
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