香港理工香港城大Science子刊: 二維材料中特殊的斷裂過程

深入理解二維材料的力學彈性變形和斷裂過程是實現其各種應用的基礎。香港理工趙炯和香港城大李淑惠研究團隊近期在二維ReS₂中通過高分辨透射電鏡觀察，成功解析了斷裂過程的原子重構過程，并分析了三種斷裂模式（拉應力Mode?I，面內剪切Mode?II 和面外剪切Mode III）。這項工作“近期發表于Science Advances, Anomalous fracture in two-dimensional rhenium disulfide”, Sci. Adv. 2020; 6 : eabc2282 (https://advances.sciencemag.org/content/6/47/eabc2282)。

圖一，Mode?I斷裂模式下二維ReS₂在斷口附近產生晶格重構過程。

圖二，Mode?II斷裂模式下二維ReS₂的斷口高分辨STEM照片。由于存在剪應力，斷口附近的兩側薄膜能夠自動縫合，形成原子級寬度的堆疊。

圖三，受面外剪切應力影響，Mode III斷裂模式下二維ReS₂中能夠發生和Mode?I模式不同的晶格重構過程。

本工作直接揭示了二維材料由于特殊的維度效應，少見地在剪應力影響下在斷口后側發生晶格重構，并且和材料斷裂過程互相影響，增加了這種二維材料的脆性。本工作還同時首次觀察到了二維材料中特殊的Mode?II面內剪切斷裂模式，提出了制造二維材料原子級堆疊的一種嶄新的方法。本項工作更深入地理解了二維材料等低維材料的斷裂機理，為將來二維材料的實際應用鋪平了道路。

本項工作DFT模擬部分與淮陰師范大學鄧慶明團隊合作，本工作合作者還有香港理工大學劉樹平教授，香港城市大學李振聲教授，香港科技大學王寧教授等。

李淑惠博士簡介

香港城市大學化學系和材料系(兼)助理教授，超金剛石薄膜研究中心(COSDAF)核心成員。2015年于韓國成均館大學畢業取得博士學位，師從Lee Young Hee教授。2015年至2017年在韓國基礎科學研究所CINAP工作，2017年八月起就職于香港城市大學。李淑惠教授的研究領域是二維原子晶體材料的合成，缺陷和應用研究。已在相關領域發表30余篇重要文章，包括以第一或者通訊作者發表的JACS、Nat. Commun.、Adv. Mater.、ACS Nano、Nano Letters?等。

趙炯博士簡介

香港理工大學應用物理系助理教授。2012年畢業于清華大學，2017年起在香港理工大學工作。研究領域為低維材料和原位電子顯微學，迄今已在Science等雜志發表SCI高水平論文70余篇。曾獲得國家基金委優秀青年基金（港澳），國家海外高層次人才計劃，新加坡南洋理工大學南洋助理教授等榮譽。

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