二維材料，如石墨烯、過渡金屬二硫化物和六方氮化硼（h-BN），因其獨特的機械、電學和熱學性能而備受關注。在這些性能中，二維異質結——不同二維材料之間的界面——的摩擦行為已成為研究的焦點。理解邊緣原子和內部原子對這些異質結摩擦的貢獻，對于納米技術和材料科學的應用至關重要。最近，發表在《物理評論快報》的一篇論文，對多層材料中的摩擦進行了分析。

結構超潤滑和摩擦

結構超潤滑是一種現象，當兩個接觸表面的原子晶格不匹配時，摩擦力極低。這種效應在范德華（vdW）層狀材料中尤為顯著，因為它們的層間相互作用較弱而層內鍵合較強，導致在不匹配的接觸界面上摩擦力極低。這些系統中的摩擦行為受多種因素影響，包括原子的自由度、扭轉角和法向力。摘自: www.ws46.com

邊緣原子和摩擦

二維材料中的邊緣原子在決定整體摩擦性能方面起著重要作用。這些原子位于材料的邊界，通常表現出不同于內部原子的化學和物理性質。由于化學活性增加和懸掛鍵的存在，邊緣原子的摩擦力通常比內部原子高得多。

實驗表明，邊緣原子的摩擦力與邊緣長度成線性關系，使其成為二維異質結整體摩擦行為的主導因素。此外，抑制莫爾條紋——由于兩層之間的晶格不匹配而形成的周期性結構——可以顯著改變摩擦性能，邊緣原子有助于能量的耗散和整體摩擦力。

內部原子和摩擦

位于二維材料內部的原子以不同的方式對摩擦做出貢獻。內部原子的摩擦力比邊緣原子低得多，通常低幾個數量級。這是由于vdW材料的強層內鍵合和弱層間相互作用。

內部原子的摩擦受莫爾圖案的大小和結構影響。莫爾圖案是在兩層具有略微不同晶格常數或取向的二維材料疊加在一起時形成的。單個莫爾單元格內的摩擦力與單元格面積成比例，內部原子的整體摩擦力與莫爾單元格的總數成線性關系。這種縮放行為對于理解大面積二維異質結的摩擦性能至關重要。

邊緣原子和內部原子的相互作用

二維異質結的整體摩擦行為是邊緣原子和內部原子貢獻相互作用的結果。邊緣原子由于其較高的化學活性和懸掛鍵的存在，對整體摩擦行為起著重要作用。另一方面，內部原子通過莫爾圖案的縮放行為做出貢獻。

通過整合邊緣原子、完整的莫爾單元和不完整的莫爾邊緣的貢獻，可以提出一種vdW異質結的摩擦定律。該定律解釋了摩擦與邊緣長度和莫爾單元格數量的線性關系，為二維異質結的摩擦性能提供了全面的理解。

結論

邊緣原子和內部原子對二維異質結摩擦的貢獻是復雜且多方面的。邊緣原子由于其較高的化學活性和懸掛鍵的存在，在決定整體摩擦行為方面起著主導作用。內部原子則通過莫爾圖案的縮放行為做出貢獻。理解這些貢獻對于開發利用二維異質結獨特性能的先進材料和技術至關重要。

通過整合邊緣原子和內部原子的貢獻，研究人員可以開發出更準確的vdW異質結摩擦模型和定律，為納米技術和材料科學的新應用鋪平道路。