Imaging mechanical vibrations in suspended graphene sheets
我们进行了纳米机电系统的基础上，多层石墨烯片悬浮在氧化硅的沟槽测量。使用施加的射频电压在共振下静电驱动悬浮片的运动。使用一种新形式的扫描探针显微镜，它允许识别和空间成像的机械本征模式的形状检测的机械振动。在多达一半的谐振器测量，我们观察到一类新的异国情调的纳米级振动本征模式没有预测的弹性梁理论，振动的振幅是最大的自由边缘。通过模拟的悬浮片与有限元方法，这些边缘本征模式被证明是非均匀应力的结果，具有显着的大幅度（高达1.5 GPa）。这种不均匀的应力，这是由于石墨烯是通过将块状石墨压在另一个表面上或摩擦而制备的，在未来对石墨烯的电子和机械性能的研究中应该考虑到这一点。
2008-05-22 cond-mat.mes-hall
Symmetry properties of vibrational modes in graphene nanoribbons
我们提出了纯扶手椅型（AGNR）和锯齿型（ZGNR）石墨烯纳米带的晶格振动的对称性。在非对称纳米带中，布里渊区边缘的声子模是双重简并的，而在对称纳米带中的声子模是非简并的。我们确定了拉曼活性和红外活性模式。我们预测了N-ZGNR和N-AGNR的3 N和3（N+1）拉曼激活模式（N是每个晶胞的二聚体数）。这些模式可用于石墨烯纳米带的实验表征。基于密度泛函理论的计算表明，AGNR中LO和TO的频率分裂（对应于石墨烯中的E2 g模式）表现出特征宽度和族依赖性。此外，所有石墨烯纳米带都具有拉曼活性呼吸样模式，其频率与纳米带宽度成反比，因此可以用于实验确定石墨烯纳米带的宽度。
2010-03-01 cond-mat.mes-hall
Selective nonresonant excitation of vibrational modes in suspended graphene via vibron-plasmon interaction
我们从理论上研究了掺杂的石墨烯带悬挂在一个沟槽，并受到垂直于石墨烯平面极化的交流电场。在这样的系统中，外部ac场经由隔离的石墨烯片中的等离子体激元振荡耦合到相对慢的机械振动。我们表明，电场产生的机械模式的有效泵浦。结果表明，在欠阻尼等离子体振荡的情况下，力学振荡和等离子体振荡出现了一种特殊的几何共振。也就是说，当机械模式的波数与等离子体波的波数非常一致时，泵浦效率显著增加。泵浦强度随模式波数的增加而增加。尽管驱动场是均匀的，但这种现象允许不同机械模式的选择性致动。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall
Nonresonant high frequency excitation of mechanical vibrations in graphene based nanoresonator
我们从理论上分析了悬浮石墨烯膜的动力学，该石墨烯膜与接地金属电极隧道接触，并受到由栅电极引起的交流静电势。结果表明，对于这种系统，当驱动频率超过电荷弛豫时间的倒数时，电子子系统中的延迟效应对相对较慢的机械振动产生有效的抽运。在这种情况下，存在驱动电压振幅的临界值，高于该临界值，泵浦克服机械谐振器的固有阻尼，导致机械不稳定性。这种非共振不稳定性是饱和的非线性阻尼和系统表现出相对较大的振幅的自持振荡。
2014-10-10 cond-mat.mes-hall
Current-induced runaway vibrations in dehydrogenated graphene nanoribbons
我们采用半经典朗之万方法研究了部分脱氢的扶手椅型石墨烯纳米粒子中的电流诱导原子动力学。所有参数均由密度泛函理论得到。脱氢的碳二聚体表现为有效的杂质，其运动与其余碳原子无关。电流可以以相干的方式耦合二聚体运动。耦合，这是介导的非保守性和赝磁电流感应力，改变原子动力学，从而显示他们的签名在这个简单的系统。我们用简化的本征模分析方法研究了原子动力学和电流诱导的振动不稳定性，研究表明扶手椅型纳米粒子可以作为探测电流诱导力的实验平台。
2015-12-24 cond-mat.mes-hall
Heat-to-Mechanical Energy Conversion in Graphene: Manifestation of Umklapp Enhancement with Strain
利用直接非平衡分子动力学（NEMD）在石墨烯纳米带中证明了热通量从稳态温差到机械振动的转换。我们观察到，这种效果是独立的施加的温度梯度，热通量以及施加的边界条件的方法。我们建议，简单地划分在长和短的部分，使用部分固定化的区域的nanorigin将导致激发长波长的振动的nanorigin的长的部分。这导致基于石墨烯或其他2D材料的热-振动转换器设备的更简单的架构。此外，我们观察到，施加拉伸轴向应变的纳米带，通过降低所需的阈值热通量或温度梯度，促进振动不稳定性。最后，我们讨论了Umklapp散射的物理机制背后的这些意见所发挥的作用。
2018-11-18 cond-mat.mes-hall
Imaging vibrations of locally gated, electromechanical few layer graphene resonators with a moving vacuum enclosure
对纳米机械谐振器的振动进行成像意味着根据其频率响应对平面内位置的依赖性来测量其弯曲模式形状。应用于二维谐振器，这种技术提供了丰富的信息，原子级薄膜的机械性能。我们提出了一个简单而强大的系统，在室温和真空中的面内位移精度为$\approx0.20$ $μ$ m的几层石墨烯（FLG）谐振器的振动成像。它包括一个坚固的真空外壳安装在一个三轴微定位阶段和设计的自由空间光学测量振动。该系统配备了超柔性射频波导，以电致动谐振器。用它，我们通过测量其频率响应作为膜上的位置的函数来表征FLG谐振器的最低频率模式。谐振器悬挂在纳米制造的局部栅电极上，该栅电极既充当反射镜又充当电容器板，以在射频下致动振动。从这些测量中，我们估计膜的热膨胀系数与热导率的比率，并且我们测量最低频率模式的有效质量。我们补充我们的研究与全球门控谐振器和图像的前三个振动模式。在那里，我们发现膜中的褶皱局部抑制振动。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall
A few-layer graphene nanomechanical resonator driven by digitally modulated video signals
本研究利用少层石墨烯纳米机械谐振器作为滤波器，处理宽带数字调制视频信号，通过解调调制振动生成纳米机械视频，揭示了多频驱动下独特的振动特征。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall
Vibrational modes and low-temperature thermal properties of graphene and carbon nanotubes: A minimal force-constant model
我们提出了一个描述sp2杂化碳网络晶格动力学的唯象力常数模型。在这个模型方法中，我们引入了一组新的参数来计算声子色散的石墨烯拟合从头色散。碳纳米管的振动模式通过折叠石墨烯的2D色散并对低频模式应用特殊校正来获得。特别注意的是精确的色散规律的声学模式，它决定了低频的热性能和揭示量子尺寸效应的碳纳米管。在声子谱的基础上，我们计算了几种不同直径的非手性纳米管的比热和热导。通过比热随温度的变化，我们证明了碳纳米管的声子谱具有一维行为，并且声子子带在低温下是量子化的。因此，我们证明了量子化的声子热导的分析的基础上的热输运的朗道理论。
2008-06-17 cond-mat.mes-hall
Nonlinear vibrational modes in graphene: group-theoretical results
利用群论方法研究了均匀拉伸单层石墨烯（空间群P6mm）的面内非线性离域振动。这些方法是作者早先在非线性简正模（NNMs）理论的框架内开发的。我们已经发现，只有4个纳米确定的NNM（一维灌木），以及14个二维，1个三维和6个四维振动灌木是可能的石墨烯。它们是二维晶体动力学方程的精确解。最后对今后的研究方向进行了展望。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Parallel measurements of vibrational modes in a few-layer graphene nanomechanical resonator using software-defined radio dongles
软件无线电加密狗是业余无线电爱好者熟知的小型且廉价的接收器。当连接到天线时，它们可以通过调节输入信号并将其下变频版本传输到个人计算机进行软件处理来监控宽范围的无线电频谱。在这里，我们采用了两个这样的加密狗的复合材料，与MATLAB和GNU Radio编写的代码接口，作为测量仪器来研究几层石墨烯纳米机械谐振器的弯曲振动。代替天线，我们将加密狗连接到用于光学检测振动的光电检测器的分离输出。我们首先进行定量分析的第一振动模式的动力学。然后，我们并行测量前两个振动模式的响应。为了说明我们的技术，我们检测的振动振幅的变化引起的周期性应变调制与测量之间的延迟$\approx1$ ms。最后，我们表明，我们的基于软件的仪器可以用来解调人类的声音编码在我们的谐振器的振动。对于多个频率通道的并行测量，并且如果输入信号不是太弱，则我们的复合系统可以提供使用多个锁定放大器或多个频谱分析仪的替代方案，具有每个频率通道具有成本效益的明显优势。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall
Eigenmodes and resonance vibrations of 2D nanomembranes -- Graphene and hexagonal boron-nitride
使用全原子模型模拟了悬挂的圆形石墨烯和六方氮化硼（h-BN）膜（位于具有半径为$R$的圆孔的平坦衬底上的单层片）的自然和共振振荡。使用由石墨和h-BN晶体的平坦表面、六方冰、碳化硅6 H-SiC和镍表面（111）形成的衬底。基底的存在导致在板的横向振动的频谱的底部形成间隙。膜的自然振荡的频率（振荡定位在片材的悬挂部分上）总是位于该间隙中，并且振荡的频率随着膜半径的增加而减小，如半径$R_i>0$的非零有效增加的$(R+R_i)^{-2}$。片材动力学的建模已经表明，小的周期性横向位移的基板导致谐振振动的膜的频率接近的本征频率的无节点振动的膜与圆对称。膜的共振振动的能量分布具有圆对称性和多个节圆，节圆的数目$i$与共振频率的数目一致。共振频率随着膜半径的增加而降低，如具有指数$α_i<2$的$(R+R_i)^{α_i}$。膜振动的非谐性导致共振频率降低的速率较低。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall
Vibration Induced Non-adiabatic Geometric Phase and Energy Uncertainty of Fermions in Graphene
利用Floquet格式求解含时薛定谔方程，研究了石墨烯中两个子晶格相对振动下费米子态的几何相位。在一个振动周期中，费米子根据其动量获得不同的几何相位。在动量空间中有两个区域：绝热区域，其中几何相位可以近似为Berry相位;混沌区域，其中几何相位在变化的参数中剧烈波动。由于振动，费米子的能量在混沌区域显示出尖峰。结果表明，一个可能的退相机制，可能会导致经典的输运性质的石墨烯。
2007-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational properties of epitaxial graphene buffer layer on silicon carbide
本文通过第一性原理计算研究碳化硅上外延石墨烯缓冲层的振动性质，发现其声子呈准色散且热振动离域于衬底，为热电应用提供新前景。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene plasmonics: Physics and potential applications
石墨烯中的等离子体激元具有许多独特的性质。它起源于无质量狄拉克费米子的集体运动，其载流子密度依赖性与传统等离子体激元截然不同。此外，石墨烯等离子体激元是高度可调谐的，并显示出强大的能量约束能力。最有趣的是，作为一个原子薄层，石墨烯及其等离子体对周围环境非常敏感。石墨烯等离子体激元强烈耦合到衬底的极性声子、吸附物的分子振动和其他原子薄层的晶格振动。在这篇综述文章中，我们将介绍在石墨烯等离子体领域的最重要的进展。内容包括太赫兹等离子体激元、中红外等离子体激元、等离子体激元-声子相互作用和潜在应用。石墨烯等离子体为可重构超材料和超表面开辟了一条道路。它是纳米光子学和等离子体学研究领域中一个令人兴奋和有前途的新课题。
2016-07-19 cond-mat.mes-hall
Elastic properties of graphene flakes: boundary effects and lattice vibrations
在密度泛函理论水平上，采用不同的标准泛函，计算了石墨烯片的自由能、表面自由能和弹性常数（Lam'e参数，即泊松比、杨氏模量）.我们观察到，在小薄片的Lam'e参数可以从氢化锯齿形边缘的散装值相差30%。这种变化是由于薄片的边缘压缩了内部。当包括振动零点运动时，我们检测到弯曲刚度降低约26%。该校正取决于薄片尺寸N，因为振动频率随着由于边缘引起的压缩的释放而增长的N而流动。我们计算Grueneisen参数，并发现与以前的作者很好的协议。
2010-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The two-dimensional Brillouin zone of uniaxially strained graphene
我们提出了一个深入的分析单轴应变石墨烯的电子和振动能带结构的从头计算。根据应变的方向和大小，费米交叉点远离$K$点。然而，石墨烯在小应变下保持半金属。在$K$点附近的狄拉克锥的变形引起二维拉曼模式的加宽。尽管在电子和振动能带结构的应变引起的频率偏移的拉曼活性E2g和2D模式的具体变化是独立的应变的方向。因此，应变的量可以直接从单个拉曼测量确定。
2009-08-06 cond-mat.mes-hall
Layer breathing modes in few-layer graphene
层-层耦合在限定少层石墨烯（FLG）的物理性质中起着关键作用。关于振动，预测层间耦合在N层石墨烯中产生一组N-1个有限频率的面外层间模式。与广泛研究的面内振动不同，这些层呼吸模式（LBM）的特性由层-层相互作用定义。在这里，我们报告直接观察不同的LBM石墨烯的厚度从2到20层，通过电子共振泛音拉曼光谱带观察范围为80 - 300 cm-1。拉曼谱带表现出多峰特征，这对于每层厚度高达20层的石墨烯样品是独特的。所有样品的层呼吸模式的集合的频率可以在最近平面耦合的简单模型内描述。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall
Electric Field Effects on the Optical Vibrations in AB-Stacked Bilayer Graphene
使用第一性原理方法，我们表明，施加的垂直电场$E$打破了AB堆叠双层石墨烯（BLG）的反转对称性，从而稍微混合两个面内高能光学振动（$E_g$和$E_u$模式）。当$E$ $<$为2.0 V/nm时，混合振幅随场强呈抛物线增加，当$E$ $>$为2.0 V/nm时，混合振幅随场强呈线性增加。相反，混合效应的面外振动（$A_{1g}$和$A_{2u}$模式）被发现是更强的，与混合振幅几乎一个数量级大于那些在平面模式。对于这两种面内模，我们计算了它们的声子线宽和频移随电场和费米能级的变化。我们的研究结果揭示了BLG中电子和声子之间的微妙的相互作用，可通过施加的电场和载流子密度来调节。
2013-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré phonons in the twisted bilayer graphene
我们利用有效连续谱方法研究了扭曲双层石墨烯中的面内声学声子。我们通过求解三角畴结构静态弛豫态周围无限小振动的连续运动方程来计算声子模。我们发现，莫尔层间势只影响面内非对称模，即原来的线性色散被分解成由带隙隔开的微声子带，而面内对称模及其线性色散几乎不受影响.将非对称模的声子波函数视为畴壁网络的集体振动，用有效的莫尔尺度晶格模型定性描述低能声子能带结构.
2019-08-16 cond-mat.mes-hall
Layer breathing and shear modes in multilayer graphene: A DFT-vdW study
本文利用具有vanderWaals（vdW）泛函的密度泛函理论（DFT）研究了多层石墨烯的结构和振动性质。首先，我们分析不同的vdW泛函比较评估的晶格参数，弹性常数和振动频率的低能光学模式的石墨。我们的研究结果表明，vdW-DF 1-optB 88泛函具有最好的整体性能的振动特性的描述。接下来，我们使用该泛函来研究vdW相互作用对多层石墨烯的结构和振动性质的影响。具体来说，我们评估结合能，层间距离和声子频率的层呼吸和剪切模式。我们观察到我们的计算结果和可用的实验数据之间的良好的协议，这表明，该功能具有真正的预测能力层呼吸和剪切频率尚未测量。这表明仔细选择的vdW泛函可以以良好的准确度描述石墨烯相关系统中的层间键合。
2019-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent anti-Stokes Raman Spectroscopy of single and multi-layer graphene
我们通过相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）报告了单层和多层石墨烯中G声子的受激拉曼光谱。由三阶非线性产生的信号由振动非共振背景（NVRB）主导，其模糊拉曼线形。我们证明了振动共振CARS峰可以通过减少激光激发脉冲的时间重叠来测量，抑制NVRB。考虑到CARS和NVRB的电子共振性质，我们对观察到的光谱进行了建模。我们表明，CARS可以用于振动灵敏度的石墨烯成像。
2019-01-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
On the forbidden graphene's ZO (out-of-plane optic) phononic band-analog vibrational modes in fullerenes
纳米结构振动特性的研究是纳米科学研究的核心，它们被认为代表了系统的指纹，并暗示了化学键的基本性质。在这项工作中，我们专注于解决如何使用密度泛函理论的碳富勒烯家族（$C_n:~n=20\to720$原子）的振动态密度（VDOS）从分子到体材料（石墨烯）的行为演变。我们发现，富勒烯的VDOS平滑地收敛到石墨烯的特征形状线，在石墨烯中的面外光学（ZO）声子带的频率范围内唯一明显的差异。从这两个系统的比较中，我们得到的主要结果是：1）富勒烯中的五边形面阻碍了高频石墨烯的ZO声子的类似物的存在，2）在声子的上下文中，这可以解释为通过降低其最大允许径向光学振动频率来压缩ZO声子带（43%）。（3）富勒烯的VDOS相对于石墨烯的偏差具有重要的化学意义。所获得的见解可以外推到包含五边形环的其他结构，例如纳米结构或石墨烯中的五边形缺陷。
2021-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Transport, Magnetic and Vibrational Properties of Chemically Exfoliated Few Layer Graphene
我们利用拉曼光谱、电子自旋共振光谱和微波电导率测量研究了几层石墨烯（FLG）的振动、磁性和输运性质。采用湿化学剥离法制备FLG样品，并进行不同的后处理，即超声处理、剪切混合和磁力搅拌。拉曼光谱显示出低强度的D模式，这证明了高样品质量。G模式存在于$1580$ cm $^{-1}$处，如对于石墨烯所预期的。2D模式由2个分量组成，在不同样本之间具有不同的强度。这归因于样品中单层和少层石墨烯的存在。ESR光谱显示在所有类型的材料中具有约$1$ mT的宽度和在$2.005-2.010$范围内的$g$ -因子的主线。确定了具有单轴$g$因子各向异性的顺磁缺陷中心，这表明这些缺陷中心与材料的局部sp $^2$键有关。各种研究的FLG都具有与温度相关的电阻，这与小间隙半导体兼容。电阻的差异与样品的不同晶粒尺寸有关。
2015-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inertial Imaging of Dual Mass Distributions on a Graphene Nanodrum: A Computational Study
本研究提出基于石墨烯纳米鼓谐振器的双环形质量分布惯性成像方法，通过解析公式与有限元模拟验证，发现波腹处分析物及薄环检测误差更低，为高精度多目标质量传感提供设计思路。
2025-08-04 cond-mat.mes-hall
A Universal Length-Dependent Vibrational Mode in Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带（GNR）由于其原子可调结构而引起了人们的极大兴趣，这使得它们成为未来电子器件的有希望的候选者。然而，获得有关GNR长度的详细信息具有挑战性，通常依赖于低温扫描隧道显微镜。这样的方法不适合于实际的器件应用和表征。相比之下，拉曼光谱是用于表征GNR的灵敏方法，特别是用于研究它们的宽度和结构。在这里，我们报告了一个依赖于长度的，拉曼活性低能量振动模式，存在于原子精确，自下而上合成扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）。我们的拉曼研究表明，这种模式是存在于所有家庭的AGNRs，并提供了有关其长度的信息。我们的光谱研究结果证实了扫描隧道显微镜图像和支持的第一性原理计算，使我们能够将这种模式的纵向声学声子。最后，我们表明，这种模式是一个敏感的探针的整体结构完整性的带和他们的相互作用与技术相关的基板。
2019-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detecting Ultrasound Vibrations by Graphene Resonators
超声检测是材料亚表面无损表征的重要手段之一，其目标是以纳米级甚至原子级的分辨率对亚表面结构进行横向分辨。近年来，石墨烯谐振器作为扬声器和超声收音机引起了人们的关注，显示出其实现空气传播超声通信系统的潜力。在这里，我们展示了一种石墨烯谐振器，它可以检测通过其制造的衬底传播的超声振动。在100~MHz的频率范围内，超声振幅的分辨率达到了$\approx7$ ~pm/ $\mathrm{\sqrt Hz}$。由于机械回复力的极高非线性，谐振频率本身也可以用于超声检测。在共振频率为65 MHz，振幅为100 μ m，分辨率为25 μ m的条件下，我们观察到了120 kHz的位移。值得注意的是，非线性也解释了通常观察到的不对称的谐振器的谐振频率调谐时，拉上静电门。这项工作提出了一种传感器的设计，适合到原子力显微镜悬臂，因此承诺在纳米级的非破坏性的表面下表征的直接超声检测。
2018-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of Interlayer Shear to Graphene Resonators
单层或几层石墨烯纳米带可以制成对环境变化具有极高灵敏度的弯曲谐振器。在这项工作中，我们研究了层间剪切对石墨烯纳米带的共振频率f的影响，通过分子动力学（MD）模拟和弹性模型分析，包括层间剪切。与经典薄梁理论预测的f~nl ^-2（l为梁长，n为层数）相反，分子动力学模拟结果显示了非常不同的依赖关系，f~l ^-1.36和f-fmono~（n-1）/n（fmono为单层梁的频率）。多层石墨烯条带的层间剪切模量远小于其层内杨氏模量，并且弱的层间相互作用不能维持相邻层中碳原子之间的配准。多层石墨烯纳米带在振动过程中会产生较大的剪切变形。因此，我们提出了一个多梁剪切模型（MBSM）考虑层间剪切能量的多层石墨烯纳米带。它使预测与直接MD模拟非常一致，无需任何拟合参数。这些结果对于多层石墨烯纳米带的各种应用具有重要意义，例如在纳米机电器件中，包括谐振器、传感器和致动器，其中层间剪切对变形、振动和能量耗散过程具有明显的影响。
2010-12-03 cond-mat.mes-hall
Flexural mode of graphene on a substrate
平面外振动在放置在衬底上的石墨烯层中被抑制。悬浮样品中的这些模式与理解诸如电阻率、热膨胀系数等性质有关。我们提出了一个一般的框架，在不同的衬底上的石墨烯的平面外模式的性质的研究。我们使用该模型来估计衬底引起的热膨胀系数的变化，或电阻率的温度依赖性。
2013-09-16 cond-mat.mes-hall
Observation of Anomalous Phonon Softening in Bilayer Graphene
电子-空穴对与晶格振动的相互作用表现出许多有趣的物理现象。科恩反常是一个著名的例子，其中电子-声子耦合导致非解析声子色散在特定的动量嵌套费米表面。在这里，我们报告的另一种类型的声子异常的证据，发现在双层石墨烯的电荷密度调制的电场效应的低温拉曼光谱。这种异常，所产生的电荷可调调制的粒子-空穴对共振耦合到晶格振动，预计表现出对数发散的长波长光学声子能量。在石墨烯的非均匀双层中，对数发散被电荷密度不均匀性减弱，留下异常声子软化的痕迹。观察到的软化标志着第一次确认的声子异常的共振变形电位的电子-声子耦合的关键签名。声子软化对电荷密度不均匀性的高灵敏度为探索原子层中的基本相互作用和无序之间的相互作用创造了重要的场所。
2007-12-22 cond-mat.mes-hall
Visualizing the motion of graphene nanodrums
悬浮的二维材料的膜显示出机械性能的大的可变性，部分是由于静态和动态皱纹。因此，实验通常显示出大量的纳米机械共振峰，这使得难以明确识别振动模式。在这里，我们探测石墨烯纳米鼓谐振器的运动与空间分辨率使用相敏干涉仪。通过同时可视化的本地相位和幅度的驱动运动，我们表明，无法解释的光谱特征代表分裂简并模式。当考虑到这些时，直到第八振动模式的共振频率与理论一致。然而，相应的位移分布，是显着不同的理论，小缺陷越来越多地变形的节点线的更高的模式。用于标定局部位移的布朗运动也表现出类似的模式。这些实验阐明了悬浮二维材料的复杂动态行为，这对于可重复制造和应用至关重要。
2016-01-30 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Damping in Graphene Resonators
基于单层石墨烯的连续介质力学模型，我们提出并分析了纳米机电石墨烯谐振器中耗散的微观机制。我们发现，弯曲模和面内声子之间的耦合导致的线性和非线性阻尼的面外振动。通过调整外部参数，如偏置和交流电压，可以跨越从线性到非线性阻尼为主的制度。我们讨论的行为的有效品质因数在这方面。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall
Symmetry Origin of Lattice Vibration Modes in Twisted Multilayer Graphene: Phasons vs Moiré Phonons
晶格动力学在莫尔系统的物理学中起着至关重要的作用。在扭曲双层石墨烯（TBG）中，除了石墨烯声子之外，还存在另一组称为Moiré Phonons的无间隙激发[Phys. Rev. B，075416，2019]，反映了Moire超晶格水平的晶格动力学。由于两个石墨烯层的不相称堆叠，这些模式后来被认为是相子[Phys. Rev. B，155426，2019]。在这项工作中，我们阐明了这两个看似不同的观点的等价性，确定一个潜在的对称性，我们称之为失配对称性，存在于任何扭曲角。对于公度角，这是离散对称，而对于非公度角，它相当于产生相子模式的连续相位对称。在小角度极限下，这种对称性变成连续的局部对称性，其自发破缺产生莫尔声子作为其戈德斯通模式。我们推导出一个有效场论，这些集体模式在TBG中精确协议的完整模型，并讨论了它们的不同性质。我们的分析，然后推广到扭曲的多层石墨烯（TMG），我们确定了高阶失配，推导出无隙模式，包括石墨烯声子，莫尔声子和相位子的计数。特别地，我们研究了具有交替扭曲角$θ$的扭曲镜像对称三层石墨烯，并发现它可以映射到具有重新缩放的扭曲角$\sqrt{2/3}θ$的TBG，在偶数镜像扇区中具有相同的Moiré声子模式，在奇数扇区中具有额外的一组带隙模式。我们的工作提出了一个系统的研究晶格对称性TMG提供其独特的晶格动力学的见解。
2022-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Engineering of Chern number of topological bands in bilayer graphene by in-plane magnetic field and electrical bias
本研究基于双层石墨烯完整哈密顿量，证明通过面内磁场与电偏压可实现相变并调控四个能带的陈数，为二维材料拓扑现象研究提供新思路。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall
Effect of Topological Non-hexagonal Rings and Stone Wale Defects on the Vibrational Response of Single and Multi-Layer Ion Irradiated Graphene
本研究探讨了观察拓扑非六边形环（NHR）和石纹（SW）缺陷的拉曼实验后，单层（SLG）和多层石墨烯（MLG）与100- 300 eV的Ar离子辐照。虽然通过理论研究预测，但实验首次表明石墨烯SW/NHR缺陷在拉曼光谱中具有特征。相关拉曼特征的宽带宽表明存在不止一种SW/NHR缺陷模式，这与DFT研究一致。SW/NHR相关的拉曼模式强度的变化表明，这些拓扑缺陷在较高的能量湮灭。拉曼允许的G和2D激发的行为，以及无序激活的D，D'和G* 线，也已经在SLG和MLG中进行了研究。这些表明，石墨烯中的缺陷与离子辐照的演变，以及存在的过渡态，超过该过渡态，拉曼模式由sp3含量的上升所主导。这些方面与SW/NHR拉曼光谱的相关性为离子诱导石墨烯的演化提供了重要的见解。通过拉曼光谱直接观察SW/NHR缺陷对于促进在各个领域探索石墨烯的丰富拓扑方面非常重要。
2021-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Graphite under uniaxial compression along c-axis: a new parameter relates out-of-plane strain to in-plane phonon frequency
堆叠石墨烯片形成石墨。从石墨烯的E2g模出发，推导出了石墨的两个面内振动模E1u和E2g（2），并将其在压缩条件下的位移视为面内键缩短的结果。Gr值Uneisen参数已经被报道用于量化这种关系。然而，为什么这三种模式与压力的变化率不同的原因尚不清楚。在这项工作中，我们引入了一个新的参数来量化面外应变对面内振动频率的贡献，这表明π电子的压缩在高压下的石墨和石墨烯中都起着不可忽视的作用。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Group theory for structural analysis and lattice vibrations in phosphorene systems
对与磷烯相关的二维元素体系进行群论分析，包括（i）石墨烯、硅烯、锗烯和锡烯，（ii）对层数的依赖性，（iii）两种堆积排列.从最对称的$D_{6h}^{1}$石墨烯空间群出发，发现结构具有群-子群关系，并且分析其晶格振动的不可约表示使得可以区分不同的同素异形体。该分析可用于研究应变的影响，理解结构相变，表征层数，晶体学取向和非线性现象。
2015-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopic determination of the length, strength, compressibility, Debye temperature, elasticity, and force constant of the C-C bond in graphene
从键弛豫和振动的角度来看，我们已经调和了石墨烯的拉曼位移的刺激下的层数，单轴应变，压力和温度的响应的长度和强度的代表性的键的整个标本施加的刺激。理论上的统一表明：（i）由于层数减少而引起的拉曼位移的相反趋势表明，G峰位移主要由一对原子的振动决定，而D峰和2D峰位移则涉及特定原子的z近邻;（ii）拉伸应变引起的声子软化和声子带分裂是由于C3 v键几何对C2 v单-轴向键伸长;（iii）声子的热软化源自键膨胀和弱化;以及（iv）声子的压力硬化源自键压缩和加工硬化。测量结果的再现已经导致了关于拉曼频率偏移的参考频率、石墨烯中C-C键的长度、能量、力常数、德拜温度、可压缩性、弹性模量的定量信息，这对于理解石墨烯的不寻常行为具有重要的工具意义。
2011-09-19 cond-mat.mes-hall
Raman-scattering study of the phonon dispersion in twisted bi-layer graphene
在层之间具有扭转角θ的双层石墨烯产生被称为莫尔图案的超晶格结构。这种超晶格提供了一个依赖于θ的q波矢量，它激活了布里渊区内部的声子。在这里，我们表明，这种超晶格诱导的拉曼散射可以用来探测扭曲的双层石墨烯（tBLG）中的声子色散。这里报道的效应在许多方面不同于石墨烯相关材料中广泛研究的双共振，并且尽管在tBLG中不存在堆叠顺序，但观察到层呼吸振动（即ZO'声子）。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in graphene with out-of-plane disorder
研究石墨烯面外无序缺陷对电子输运的影响，通过紧束缚和密度泛函计算发现晶格共格性是决定背散射抑制的关键，为控制石墨烯输运性质提供指导。
2022-11-02 cond-mat.mes-hall
Localized defect modes in graphene
我们研究了石墨烯片中与结构缺陷相关的局域振动模式的性质。对于Stone-Wales缺陷，单原子和双原子空位，多原子线性空位和蜂窝晶格中的吸附原子的例子，我们证明了局部缺陷模式的特征在于稳定的振荡，其频率位于理想石墨烯的线性频带之外。在热振荡的频谱密度中，这种局部缺陷模式导致来自理想石墨烯片的频带的右侧的附加峰。因此，频谱密度的一般结构可以提供其质量的指纹和石墨烯片可能包含的结构缺陷的数量类型。
2013-04-29 cond-mat.mes-hall
Inter-subband Landau level couplings induced by in-plane magnetic fields in trilayer graphene
我们观察到对称性破缺的量子霍尔效应和自旋分辨朗道能级与谷分辨朗道能级之间的能级交叉。当磁场相对于样品法线从$0^{\circ}$倾斜到$66^\circ$时，分别来自单层石墨烯样和双层石墨烯样子带的第零和第二LL的交叉处形成的LL交叉表现出一系列跃迁。结果表明，不同子带的LLS通过面内磁场（$B_{\parallel}$）耦合，并在$B_{\parallel}$下建立了三层石墨烯的紧束缚模型哈密顿量.
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
Enhanced Graphene-Water Thermal Transport via Edge Functionalization without Compromising In-Plane Thermal Conductivity
Department of Mechanical Engineering, University of Nevada, Reno（内华达大学雷诺分校机械工程系）
本研究通过边缘功能化显著提升石墨烯-水界面热传输性能，同时保持石墨烯平面热导率，揭示了边缘功能化对声子传输的复杂影响。
2026-02-18 cond-mat.mes-hall
Force sensing with a graphene nanomechanical resonator coupled to photonic crystal guided resonances
本研究提出用光子晶体导模共振替代反射镜，通过模拟证明可将石墨烯纳米机械谐振器的力传感响应度提高一个数量级，实现低光功率、高信噪比的热振动分辨，为超灵敏力检测提供简单光学方案。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Comment on "Creating in-plane pseudomagnetic fields in excess of 1000 T by misoriented stacking in a graphene bilayer"
在最近的论文[Phys.Rev.B89，125418（2014）]中，作者认为可以将扭曲双层石墨烯的电子性质映射到平面内磁场中的双层石墨烯的电子性质。然而，他们对扭曲双层石墨烯的低能动力学的描述仅限于扩展区方案，因此忽略了超周期结构的影响。如果在超原胞布里渊区中研究能谱，我们发现与面内磁场的比较失败，因为（i）两种情况的能谱表现出不同的对称性，（ii）低能谱非常不同。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall
Hydrogen storage of calcium atoms adsorbed on graphene: First-principles plane wave calculations
基于第一性原理平面波计算，我们发现吸附在石墨烯上的Ca可以作为高容量的储氢介质，其可以通过在室温下操作来回收。Ca通过将其4s-电荷的一部分贡献给石墨烯的空$π^*$ -带而被化学吸附。最后，吸附的Ca原子带正电，半金属石墨烯变成金属状态。虽然在石墨烯上形成（4x 4）图案的每个吸附的Ca原子可以吸附多达5个H_2分子，但是通过将Ca吸附到石墨烯的两侧并且通过增加覆盖率以形成（2x2）图案，可以将储氢容量增加到8.4wt%。带电Ca原子之间的库仑排斥作用阻碍了Ca原子的成簇。
2009-01-14 cond-mat.mes-hall
Rippled Graphene in an In-Plane Magnetic Field: Effects of a Random Vector Potential
我们报告的随机矢量势产生的影响，通过施加平面内磁场的石墨烯片的测量。通过波纹的磁通量引起轨道效应：相位相干弱局域化被抑制，而准随机洛伦兹力导致各向异性磁电阻。这两种效应的不同特征使得能够独立估计纹波幅度和相关长度。
2010-07-26 cond-mat.mes-hall
Out-of-plane corrugations in graphene based van der Waals heterostructures
二维材料通常被设想为平坦的、真正的2D层。然而，平面外波纹不可避免地存在于这些材料中。在这份手稿中，我们表明，石墨烯片封装在绝缘晶体（hBN，WSe 2）之间，虽然具有大的迁移率，令人惊讶地包含面外波纹。这些波纹的高度波动，揭示了使用弱本地化测量中存在的静态面内磁场。由于随机的面外波纹，面内磁场导致局部石墨烯平面的随机面外分量，这导致相位相干时间的显著减小。原子力显微镜测量也证实了这些晶体中存在的长程高度调制。我们的研究结果表明，相位相干输运实验依赖于纯粹的平面内磁场在范德华异质结必须认真对待。
2020-04-12 cond-mat.mes-hall
Barriers to motion and rotation of graphene layers based on measurements of shear mode frequencies
范德华修正的密度泛函理论和经典计算都表明，石墨层和少层石墨烯层之间的相互作用能的潜在释放可以通过仅包含第一傅立叶分量的简单表达式来描述。因此，与石墨烯层的平面内相对振动、平移运动和旋转相关联的一组物理量和现象是相互关联的，并且由表征势能释放的粗糙度的单个参数确定。该关系用于基于剪切模式频率的实验测量来估计石墨烯层的相对运动和旋转的障碍。
2012-05-03 cond-mat.mes-hall
Localized Surface Plasmons in Vibrating Graphene Nanodisks
局域表面等离子体激元是金属纳米颗粒中电子的受限集体振荡。当由光驱动时，光学响应由几何参数决定，因此介电环境和等离子体激元对于传感应用极其重要。石墨烯盘中的等离子体激元具有经由电刺激高度可调谐的额外益处。机械振动以局部表面等离子体激元的激发可以被强烈调制的方式产生结构变形。我们表明，在这样的情况下，谱移是由一个复杂的相互作用之间的对称性和形状的模态振动和等离子体激元模式图案。通过声激发调谐石墨烯中的光的受限模式，为塑造等离子体探测器的灵敏度以及增强与光学发射器（例如分子）的相互作用铺平了新的道路，用于未来的纳米光子器件。
2016-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of Distinct Electron-Phonon Couplings in Gated Bilayer Graphene
对背栅双层石墨烯样品进行了拉曼光谱研究。由电荷转移引起的费米能级的变化分裂了拉曼G带，使其较高的部分变硬，而较低的部分变软。这两个分量与这两个层中原子的对称振动（S）和反对称振动（AS）相关联，后者由于反转对称破缺而变得拉曼活性。声子硬化和软化的解释考虑的S和AS声子与带间和带内电子空穴对的选择性耦合。
2008-08-18 cond-mat.mes-hall
Integral Equation Analysis of Plane Wave Scattering by Coplanar Graphene-Strip Gratings in the THz Range
在太赫兹波段研究了自由空间中无限长石墨烯带的有限和无限长光栅对平面波的散射和吸收。基于石墨烯表面阻抗、超奇异积分方程和Nystrom方法，提出了一种新的数值方法。这种技术保证了计算的快速收敛和受控精度。反射率，透射率和吸光度作为石墨烯和光栅参数的函数进行了仔细研究，揭示了表面等离子体共振的存在。具体而言，较大的石墨烯弛豫时间增加了太赫兹范围内的共振次数，由于减少了损耗而导致更高的波透射率;另一方面，石墨烯化学势的增加使等离子体共振的频率上移。还示出了相对低数量的石墨烯条（>10）能够再现瑞利异常。这些特征使得石墨烯条成为许多应用的良好候选者，包括可调谐吸收器和频率选择表面。
2013-05-22 cond-mat.mes-hall
Bending sound in graphene: origin and manifestation
证明了石墨烯中弯曲模的声学型色散是由石墨烯应变张量中的非线性分量引起的自由能中的面内项和面外项之间的涨落相互作用产生的。在这样做时，我们使用原始绝热近似的基础上声称（证实后验）显着差异的声速在平面和弯曲模式。推导了弯曲声速仅与石墨烯质量密度、面内弹性常数和温度有关的显式表达式，并分析了石墨烯微观波纹的特性。所得结果与实际实验和计算机模拟的数据吻合较好。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall
Pseudomagnetic fields in fully relaxed twisted bilayer and trilayer graphene
本文提出模型描述扭曲双层和对称扭曲三层石墨烯的晶格弛豫，发现面内位移产生弱依赖于扭曲角的赝磁场，且弛豫诱导的赝标势与能量差共同导致显著的电子-空穴不对称性。
2023-11-25 cond-mat.mes-hall
