双层转角石墨烯结构和弹性性质的第一性原理

摘要

基于密度泛函理论第一性原理计算,系统的研究双层转角石墨烯的结构和弹性性质.计算结果表明:optB88-vdW修正泛函能够很好的描述双层石墨烯的层间范德华相互作用;双层石墨烯结构的层间距是依赖转角的,当θ=0°(60°),层间距为0.351 9 nm(0.334 2 nm),其他转角下的层间距介于θ=0°和θ=60°之间.在弹性性质中,通过平面弹性刚度系数推导出弹性模量.发现不同转角的双层石墨烯在平衡结构及施加应变±2%范围内其力学性能均是稳定的.此外,层模量对转角不依赖,而杨氏模量和剪切模量随层间转角的增大,重复出现先增后减的变化规律.

关键词

第一性原理 / 双层转角石墨烯 / 弹性性质 / 范德华相互作用