铜箔是用于合成大面积，高质量单层石墨烯的最有前途的催化剂。实验发现，Cu衬底在石墨烯生长温度下呈半熔融状态。在本研究中，我们基于自主研发的C-Cu经验势与密度泛函理论(DFT)方法，对纳米石墨烯进行了系统的分子动力学模拟，以探索石墨烯纳米结构(即碳纳米团簇和石墨烯纳米带)在半熔融Cu基体上的稳定性。在经典的MD模拟中观察到的许多原子细节与在DFT-MD模拟中观察到的一致，这证实了C-Cu势的高精度。根据石墨烯岛的大小，可以观察到两种不同的下陷模式:(i)石墨烯岛下沉到金属基底的第一层，(ii)石墨烯岛周围有许多金属原子。进一步研究发现，石墨烯的下沉导致了石墨烯岛的单向排列和无缝拼接，这解释了大型单晶石墨烯在Cu箔上的生长。这项研究加深了我们对石墨在半熔融Cu衬底上的CVD生长物理认识，并充分解释了多个实验谜团，并为大面积单晶单层石墨烯的受控合成提供了理论参考。
 
 Fig. 1 在不同温度下，C₂₄在Cu (111)表面的沉降。
 
 
Fig. 2 C₂₄在Cu (111)表面下沉的细节。
 
 
Fig. 3 在Cu (111)表面上的C₅₄。
 
 
Fig. 4 MD期间C₂₄的旋转角度分布。
 
 
Fig. 5 在不同温度下，半熔融Cu基板上的石墨烯纳米带(GNR)。
 
 
Fig. 6 1350K石墨烯纳米带的拼接工艺。
 
     相关研究成果于2020年由江苏大学Guanjun Qiao课题组，发表在npj Computational Materials (https://doi.org/10.1038/s41524-020-0281-1)上。原文：Molecular dynamics simulation of graphene sinking during chemical vapor deposition growth on semi-molten Cu substrate