季威 研究组 供稿 

近日，物理系季威教授研究组胡智鑫博士与中国科学院半导体研究所谭平恒研究组剑桥大学Ferrari教授合作，研究了多层转角石墨烯中层间剪切和呼吸模的变化规律，发现多层转角石墨烯层间的结构失配是导致剪切模式大幅软化的主要原因，而剪切模式却不受其影响。相关研究成果于6月10日在线发表在《美国化学会·纳米》(ACS NANO 2015, 9, 7440-7449)上。胡智鑫博士是理论模拟部分的主要完成人，季威教授为论文的共同通讯作者。

石墨烯等二维层状材料具有优异的电学及光学性质，可以通过改变多层堆垛方式调控这类层状材料的物理性质。多层石墨烯稳定的堆垛方式是Bernal堆垛，但是，通过人为调控可以改变部分层的晶格取向从而形成多层转角石墨烯。石墨烯结构的改变影响了层间电学和力学耦合的强度，有可能出现不同于传统石墨烯的光电性质。第一性原理计算结合Raman光谱研究发现，转角石墨烯相比Bernal结构石墨烯层间剪切模式的频率大幅降低，其层间耦合强度只有Bernal结构的五分之一。然而，其呼吸模式却对层间堆垛方式的不敏感，转角结构与Bernal结构的振动频率相差很小。这一点与层间剪切模式的表现完全不同。通过理论计算分析石墨烯的层间电子耦合，发现多层转角石墨烯层间的结构失配是导致剪切模式大幅软化的主要原因，而剪切模式并不受其影响。这项研究对分析多层转角石墨烯的层间耦合作用有重要意义，并且可以推广到其他二维材料，为分析二维材料的层间电学和力学耦合提供新思路。

《ACS NANO》与《Nano Letters》均是美国化学会在纳米科学与技术领域的两本旗舰期刊，主要发表纳米领域有重大突破的高质量研究成果。《ACS NANO》侧重发表较为系统的重要研究成果，2014年期刊影响因子为12.881。

延伸阅读：Interface Coupling in Twisted Multilayer Graphene by Resonant Raman Spectroscopy of Layer Breathing Modes, ACS NANO 9, 7440-7449 (2015).