Controle van wrijving en adhesie op atomaire schaal is van cruciaal belang voor een effectieve manipulatie van de beweging van objecten op nano- of micrometerschaal op grensvlakken. Bijvoorbeeld, in nanotechnologie speelt het beheersen van de adhesie tijdens het afpelproces van grafeenvellen een zeer belangrijke rol bij manipulatie en fabricage. Grafeen is een veelbelovend materiaal vanwege zijn mechanische, elektronisch, magnetisch, spintronisch, en optische eigenschappen. In eerder werk, een vergelijking tussen simulatie en experiment van het afpellen van grafeen heeft zijn unieke wrijvings- en hechtende eigenschappen onthuld.

Echter, rekentijd wordt langer naarmate de grootte van grafeen toeneemt, dus een directe vergelijking van de gesimuleerde verticale krachtcurve met experimenten is moeilijk. Verder, het is ook moeilijk om pure effecten gerelateerd aan hechting te scheiden van die als gevolg van wrijving tijdens het pelproces.

Hier, Ryoji Okamoto, Koki Yamasaki, en Naruo Sasaki van de University of Electro-Communications hebben een tijdbesparend potentieel model ontwikkeld om de kleefeigenschappen te simuleren tijdens het afpelproces van grafeenplaten van het fauteuiltype van wrijvingsloze grafietsubstraatoppervlakken.

Met behulp van de structurele symmetrie, de grafeenplaat van het fauteuiltype werd teruggebracht tot het effectieve veermodel [Fig. (een)]. Vervolgens werd de rand van het veermodel in verticale richting opgetild. Voor elke hefpositie, het model werd structureel geoptimaliseerd met behulp van de geconjugeerde gradiëntmethode.

De belangrijkste resultaten waren:(1) De rekentijd van deze potentiaal werd teruggebracht tot 1/6400 in vergelijking met ons vorige model. (2) De overgang van de vorm van de grafeenplaat en de verticale krachtcurve verkregen door dit model reproduceerden met succes die verkregen door ons vorige model. (3) Dit potentiële model is met succes uitgebreid met de effectieve stijfheid van een atomaire krachtmicroscopie (AFM), die bestaat uit de stijfheid van de cantilever, tip en contactgebied [Fig. (een)]. De karakteristieke stapstructuur van de verticale krachtcurve werd verkregen door het uitgebreide model [Fig. (b) en (c)].

Onze benadering opent nieuwe richtingen voor meerschalige fysica van het afpelproces van de elastische plaat van atomaire tot micrometerschaal, en interpretatie van krachtspectroscopie waargenomen door AFM.