記者7月21日從中國科學院蘭州化學物理研究所獲悉，該所納米潤滑課題組在量子摩擦研究方面取得重要進展。研究團隊首次在實驗中觀察到固體和固體界面量子摩擦現(xiàn)象，系統(tǒng)構建了電子、聲子耗散與摩擦的內(nèi)在關系，揭示了拓撲應變誘導的量子態(tài)調(diào)控摩擦機制。相關研究成果發(fā)表于國際學術期刊《自然·通訊》。
團隊基于原子力顯微鏡納米針尖操縱技術，構筑了具有可控曲率與層數(shù)的折疊石墨烯邊緣拓撲結構，系統(tǒng)開展了納米尺度摩擦測量。研究發(fā)現(xiàn)，折疊石墨烯邊緣摩擦力隨層數(shù)呈現(xiàn)出顯著的非線性變化，違背了經(jīng)典摩擦定律在固—固界面下的適用性。
通過掃描隧道顯微鏡（STM）和超快光譜技術的實驗觀測與理論分析，團隊發(fā)現(xiàn)石墨烯中非均勻應變可通過調(diào)制電子躍遷參數(shù)引入等效規(guī)范場，產(chǎn)生高達數(shù)十特斯拉的贗磁場。其數(shù)學本質(zhì)是應變對系統(tǒng)哈密頓量的Peierls變換，導致拓撲非平庸的能帶重構，并在STM中觀測到量子化分立的贗朗道能級。這種電子結構變化顯著抑制了電子—聲子耦合，使電子耗散從連續(xù)態(tài)躍遷轉變?yōu)橼I朗道能級間的量子化躍遷，導致熱電子冷卻時間從暴露邊緣的0.32ps延長至折疊邊緣的0.49ps，有效降低了能量耗散，從而顯著降低了摩擦。
從2021年開始，團隊歷時4年攻克了石墨烯可控折疊難題，并自主研發(fā)世界首個超低溫量子的摩擦系統(tǒng)，用于研究量子摩擦。同時，該研究還徹底顛覆了人們對摩擦力與勢壘高度“按比例增長”的傳統(tǒng)認知。研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整材料的微觀結構，能有效控制量子摩擦。
記者7月21日從中國科學院蘭州化學物理研究所獲悉，該所納米潤滑課題組在量子摩擦研究方面取得重要進展。研究團隊首次在實驗中觀察到固體和固體界面量子摩擦現(xiàn)象，系統(tǒng)構建了電子、聲子耗散與摩擦的內(nèi)在關系，揭示了拓撲應變誘導的量子態(tài)調(diào)控摩擦機制。相關研究成果發(fā)表于國際學術期刊《自然·通訊》。
團隊基于原子力顯微鏡納米針尖操縱技術，構筑了具有可控曲率與層數(shù)的折疊石墨烯邊緣拓撲結構，系統(tǒng)開展了納米尺度摩擦測量。研究發(fā)現(xiàn)，折疊石墨烯邊緣摩擦力隨層數(shù)呈現(xiàn)出顯著的非線性變化，違背了經(jīng)典摩擦定律在固—固界面下的適用性。
通過掃描隧道顯微鏡（STM）和超快光譜技術的實驗觀測與理論分析，團隊發(fā)現(xiàn)石墨烯中非均勻應變可通過調(diào)制電子躍遷參數(shù)引入等效規(guī)范場，產(chǎn)生高達數(shù)十特斯拉的贗磁場。其數(shù)學本質(zhì)是應變對系統(tǒng)哈密頓量的Peierls變換，導致拓撲非平庸的能帶重構，并在STM中觀測到量子化分立的贗朗道能級。這種電子結構變化顯著抑制了電子—聲子耦合，使電子耗散從連續(xù)態(tài)躍遷轉變?yōu)橼I朗道能級間的量子化躍遷，導致熱電子冷卻時間從暴露邊緣的0.32ps延長至折疊邊緣的0.49ps，有效降低了能量耗散，從而顯著降低了摩擦。
從2021年開始，團隊歷時4年攻克了石墨烯可控折疊難題，并自主研發(fā)世界首個超低溫量子的摩擦系統(tǒng)，用于研究量子摩擦。同時，該研究還徹底顛覆了人們對摩擦力與勢壘高度“按比例增長”的傳統(tǒng)認知。研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整材料的微觀結構，能有效控制量子摩擦。
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