石墨烯的许多应用，取决于不均匀的硬度和高导热性，但石墨烯的机械性能——以及所有二维材料的机械性能——仍尚待完全理解。谐波理论预测了平面外弯曲声振动模式的二次色散，这导致了非物理结果，即长波长平面内声模在振动一个周期之前衰减，从而阻止了声音的传播。二次色散的稳健性受到质疑，认为非谐声子-声子相互作用使其线性化。然而，这意味着在长波长范围内的发散弯曲刚度。
今日，西班牙 巴斯克大学（University of the Basque Country (UPV/EHU) Unai Aseginolaza，Ion Errea等，在Nature Physics上发文，证明了旋转不变性保护二次弯曲色散不受声子-声子相互作用的影响，因此，弯曲刚度是不发散的，与温度无关。
在非微扰非谐效应计算后，发现了声传播与二次色散共存。研究还表明，膜的高度涨落（称为波纹ripples）的温度依赖性，完全由热涨落或量子涨落决定，但没有先前假设的非谐抑制振幅。这些结论应该适用于所有二维材料。
Bending rigidity, sound propagation and ripples in flat graphene.
在平面石墨烯中的弯曲刚度、声音传播和波纹。
图1: 基于原子势计算，石墨烯的力学性质。
图2:在石墨烯中的声音传播。
图3:在膜模型中，石墨烯的弯曲刚度。
图4:在膜模型中，高度-高度相关函数的傅里叶变换。
文献链接
Aseginolaza, U., Diego, J., Cea, T. et al. Bending rigidity, sound propagation and ripples in flat graphene. Nat. Phys. (2024).
https://doi.org/10.1038/s41567-024-02441-z
https://www.nature.com/articles/s41567-024-02441-z
本文译自Nature。
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