石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMD）等二维（2D）材料由于其原子厚度和平面特性被认为是优良的电子材料，在未来的器件应用中具有巨大的潜力。其功能器件的稳健可靠的应用需要深入了解其力学性能和变形行为，这在纳米力学中同样至关重要。考虑到它们的体积和厚度都非常小，这是一项非常具有挑战性的任务，原位显微镜技术在这方面显示出了巨大的优越性。

基于此，北京科技大学张跃院士，深圳大学Peifeng Li，香港城市大学Yang Lu报道了综述了原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等原位显微技术在表征2D材料力学性能和变形行为方面的研究进展。

文章要点

1）研究人员详细分析了原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)技术的技术特点、优缺点和主要研究领域，实现了相应的点到面的力学方案，包括局部压痕、平面拉伸、原子层间的摩擦滑动和原子运动机制。由于它们的优势可以互补，原位集成显微技术可以同时研究2D材料的各种力学性能、纳米力学行为和固有的原子机制。

2）在此基础上，需要进一步优化具有高时空原子分辨率的环境集成显微技术，揭示多场耦合条件下2D材料的力学、电、光、热、磁等物理性质与其晶体结构、电子结构、原子层、缺陷密度等影响因素之间的动态结构-性能关系以及相应的原子机制。

该综述有望为基于2D材料的力电、压电、光电、热电等纳米电子器件的设计、制造和应用提供有益的预测和指导。

参考文献

P. Li et al., In situmicroscopy techniques for characterizing the mechanical

properties and deformation behavior of two-dimensional (2D) materials, Materials Today, (2021)

DOI: 10.1016/j.mattod.2021.10.009

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.10.009