香港理工香港城大Science子刊: 二维材料中特殊的断裂过程

深入理解二维材料的力学弹性变形和断裂过程是实现其各种应用的基础。香港理工赵炯和香港城大李淑惠研究团队近期在二维ReS₂中通过高分辨透射电镜观察，成功解析了断裂过程的原子重构过程，并分析了三种断裂模式（拉应力Mode I，面内剪切Mode II 和面外剪切Mode III）。这项工作“近期发表于Science Advances, Anomalous fracture in two-dimensional rhenium disulfide”, Sci. Adv. 2020; 6 : eabc2282 (https://advances.sciencemag.org/content/6/47/eabc2282)。

图一，Mode I断裂模式下二维ReS₂在断口附近产生晶格重构过程。

图二，Mode II断裂模式下二维ReS₂的断口高分辨STEM照片。由于存在剪应力，断口附近的两侧薄膜能够自动缝合，形成原子级宽度的堆叠。

图三，受面外剪切应力影响，Mode III断裂模式下二维ReS₂中能够发生和Mode I模式不同的晶格重构过程。

本工作直接揭示了二维材料由于特殊的维度效应，少见地在剪应力影响下在断口后侧发生晶格重构，并且和材料断裂过程互相影响，增加了这种二维材料的脆性。本工作还同时首次观察到了二维材料中特殊的Mode II面内剪切断裂模式，提出了制造二维材料原子级堆叠的一种崭新的方法。本项工作更深入地理解了二维材料等低维材料的断裂机理，为将来二维材料的实际应用铺平了道路。

本项工作DFT模拟部分与淮阴师范大学邓庆明团队合作，本工作合作者还有香港理工大学刘树平教授，香港城市大学李振声教授，香港科技大学王宁教授等。

李淑惠博士简介

香港城市大学化学系和材料系(兼)助理教授，超金刚石薄膜研究中心(COSDAF)核心成员。2015年于韩国成均馆大学毕业取得博士学位，师从Lee Young Hee教授。2015年至2017年在韩国基础科学研究所CINAP工作，2017年八月起就职于香港城市大学。李淑惠教授的研究领域是二维原子晶体材料的合成，缺陷和应用研究。已在相关领域发表30余篇重要文章，包括以第一或者通讯作者发表的JACS、Nat. Commun.、Adv. Mater.、ACS Nano、Nano Letters 等。

赵炯博士简介

香港理工大学应用物理系助理教授。2012年毕业于清华大学，2017年起在香港理工大学工作。研究领域为低维材料和原位电子显微学，迄今已在Science等杂志发表SCI高水平论文70余篇。曾获得国家基金委优秀青年基金（港澳），国家海外高层次人才计划，新加坡南洋理工大学南洋助理教授等荣誉。

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