新方法实现了可控调谐，评估了工程应用中二维材料的不稳定性

二维（2D）材料具有原子级厚度和优异的机械和物理性能，在半导体、柔性器件和复合材料等领域具有广阔的应用前景

由于其极低的弯曲刚度，单层2D材料在受到几何约束时会发生平面外变形，形成波纹、屈曲、起皱甚至折痕，这会显著影响其机械、电气和热性能

它们的机械稳定性也直接影响基于悬浮二维材料的设备的寿命和服务性能，如微/纳米机电系统（M/NEMS）、谐振器/振荡器、纳米kirigami/折纸、质子传输膜和纳米通道

阐明2D材料的机械稳定性机制并实现对其不稳定性行为的全面控制，对于2D材料和其他原子薄膜的机械应用至关重要

香港大学机械工程系杨璐教授领导的一个研究小组通过提供一种评估原子薄膜不稳定性的新方法，在这一领域取得了重大突破。研究结果已发表在《自然通讯》上，题为“调谐悬浮单层二维材料的不稳定性”。陆教授的团队与中国科技大学的研究人员合作，首次提出了一种“推剪”策略，实现了对单层二维材料平面内剪切变形的原位观测，实现了二维材料不稳定性特性的可控调谐

结合理论分析和分子动力学模拟，揭示了原子薄膜中多阶不稳定性的力学原理和控制机制

该团队计划与工业合作伙伴合作，开发一种新型的原子薄膜机械测量平台，该平台利用原位微/纳米机械技术实现高通量机械性能测量，同时实现材料器件物理性能的深度应变工程

“这项研究突破克服了控制悬浮单原子层二维材料不稳定行为的困难，实现了单层石墨烯和二硫化钼（MoS2）弯曲刚度的测量。

”这项研究还为调节原子薄膜的纳米尺度不稳定形态和物理性质提供了新的机会，”陆教授说。“我们开发了一种基于MEMS的原位剪切装置来控制悬浮单层二维材料的不稳定行为，这也适用于其他原子薄膜

“我们进一步研究了由不稳定性引起的二维材料皱纹形态的演变，揭示了由皱纹波长和振幅变化主导的不同不稳定性和恢复路径，并为评估原子薄膜的不稳定性行为和弯曲性能提供了一种新的实验力学方法。

”此外，与二维材料不稳定性过程相关的局部应力/应变和曲率变化在物理和化学领域具有重要应用，例如通过调整皱纹形态和建立快速质子传输通道来改变电子结构，”陆教授补充道。研究已经实现了以二维材料为代表的原子薄材料的可控不稳定性调制。与传统的拉伸应变工程相比，剪切应变可以深度调节二维材料的带结构

“未来，我们将继续推进这项研究，并最终希望在深应变下实现低维材料力学和功能的集成设计。”