二维晶体具有奇特弯曲泊松效应

　　近日，南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点试验室的纳米力学研究团队利用密度泛函原理研究发现了二维晶体中的弯曲泊松效应。研究成果5月23日发表在《物理评论快报》上。

　　泊松效应是材料力学中一个基本物理现象，即一个物体在一个方向受到压缩或拉伸载荷，那么在另外两个垂直方向将发生膨胀或收缩变形，这个效应最初是法国学者泊松在1811年提出来的。泊松效应在橡胶、陶瓷、钢铁以及液态等一系列物质中存在，在各种机械工程的力学过程中具有重要影响。20世纪80年代，科学家发现凹陷结构具有负的泊松系数，即拉伸时垂直方向发生膨胀。那么一个平板在发生弯曲时，是否会发生侧向的变形呢？对于弹性均匀宏观弹性薄板，弯曲不会导致侧向变形。

　　据该研究团队的郭万林教授介绍，他们使用密度泛函原理研究发现二维晶体，例如单层二硫族过渡金属化合物以及氟化石墨烯，甚至单原子层的氮化硼发生弯曲变形时，侧向会发生附带的变形。这个现象类比于经典泊松效应，可以称为弯曲泊松效应。不同于泊松效应，弯曲泊松效应是关于材料取向各向异性的。并且该研究团队发现指数函数可以很好地拟合密度泛函计算结果，把曲率-侧向应变项加入大挠度板壳理论可以得到对二维晶体适用的弹性理论。

　　该研究反映了低维材料变形时的新的基本物质属性，拓展了人们对物质弹性的认识。