近日，国家纳米科学中心刘璐琪课题组在二维材料范德华界面力学方面取得新进展。相关成果以“Clean Interfaces in Twisted Bilayer Graphene via Elastocapillary-Driven Directional Motion of Nanodroplets ”为题，在线发表在 《Nano Letter》。

微纳尺度下液滴精准、定向操控是表界面工程和微流控领域重要课题。当液滴受限于原子级厚度范德华界面中（如转角石墨烯体系），受弹性毛细效应影响，液滴运动机制复杂化，定向操控液滴带来了新的挑战。团队前期工作（Nature Communications 2021,12, 5069.）揭示了弹性毛细效应作用下液滴间自发融合新机制，实现了范德华界面的局域自清洁。然而，融合后的液滴运动方向不可控，呈大范围内随机分布，无法实现大面积洁净界面；其在材料内部会产生高达2%局部应变，严重影响二维材料异质结及其器件性能。

本研究提出了一种全新的范德华界面清洁策略，利用课题组前期发展的微纳尺度鼓泡变形技术，借助水辅助转移技术在矩形孔上构筑了悬空转角双层石墨烯（TBLG）体系，样品层间随机分布大量纳米液滴。通过对样品单轴拉伸变形，抑制相邻液滴间长程相互作用，消除液滴随机迁移和融合。受鼓泡可控曲率特征决定，纳米液滴两侧接触角失配，产生的毛细力使得液滴表现出从中心向边缘的运动趋势。在"力-热-几何变形"耦合作用下，纳米液滴在界面间定向运动，实现了大面积洁净界面的构筑。本研究为原子通道内液体的质量传输和探索二维同/异结构的独特性能提供了一个新的手段，有助于高性能器件的研发。

国家纳米科学中心董文龙、中国科学技术大学范家宁为论文共同第一作者，清华大学李群仰教授、中国科学技术大学张忠教授参与了该工作，国家纳米科学中心刘璐琪研究员、中国科学技术大学王奉超教授为论文通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委项目和中国科学院战略性先导科技专项项目的资助。

图: 悬空转角石墨烯层间纳米液滴示意图及其在曲面上定向迁移过程