1090 / 2023-02-28 18:57:12

基于拉曼光谱的转角石墨烯声子耗散研究

摩擦是一个不可逆的能量转换的过程，摩擦损耗的能量90%都以热能的形式耗散掉，声子作为热能的载体，是摩擦能量耗散的主要途径。摩擦声子能量耗散的过程分为摩擦激发，声子弛豫和声子扩散三部分。目前研究表明，通过抑制声子耗散通道，摩擦力得到了极大的降低，但声子弛豫过程复杂，耗散途径多且彼此相互耦合，难以实现对单一耗散途径的调控和检测。本文选择耗散通道相对简单的石墨烯，通过调控双层石墨烯的扭转角度，基于变温拉曼光谱和分子动力学仿真提取声子寿命和散射等信息，调控声子能量耗散过程。由于布里渊区折叠出现的拉曼转角峰，与色散曲线一一对应，用于表征转角度数。在共振临界角附近，范霍夫奇点与输入能量（激光）的共振效应，强层间耦合激发大量电子-空穴对，使得G模声子被大量激发，同时导致耗散过程中的电子-声子通道被严重抑制，进而G模声子寿命降低约20%。最后用分子动力学模拟出转角石墨烯的声子色散曲线，验证实验结果，同时表明随着转角的减小，控四声子散射的贡献增强。本研究为设计低能量耗散的材料结构提供实验和理论基础。