近年来，二维摩尔超晶格因其独特的结构可调性和丰富的物理性质，成为凝聚态物理与材料科学领域的研究热点。当两层材料发生微小角度扭转时，层间堆垛结构呈现周期性变化，并在原子弛豫作用下形成不同的堆垛畴及相互连接的畴壁网络。这种复杂的结构重构不仅能够产生独特的电子和铁电性质，还可能引发不同于传统层状材料的集体动力学行为。

近期，国家纳米科学中心张进、施兴华研究员与中国科学院物理研究所孟胜研究员等合作团队，在铁电摩尔超晶格的滑移动力学研究中取得重要进展。研究团队利用机器学习势与大规模分子动力学模拟，发现扭转双层 MoS₂ 摩尔超晶格能够在室温下发生自发的长程层间滑移，揭示了畴壁介导的超低势垒集体滑移机制，以及原子缺陷诱导的滑移钉扎现象。相关研究成果发表于Journal of the American Chemical Society 148, 43482–43490 (2026)。

该研究基于高精度机器学习势，实现了对上万原子摩尔超晶格的动力学模拟。研究发现，在理想无缺陷条件下，扭转双层 MoS₂ 在室温下能够发生约 1 m/s 的自发层间滑移，并伴随摩尔图案的整体漂移。传统刚性滑移模型难以解释这一现象，而允许畴壁运动与局域原子重构后，滑移能垒降低近两个数量级，揭示了畴壁介导的近乎无势垒集体滑移机制。然而，在实际材料中，原子缺陷普遍存在。研究进一步发现，仅约 0.1% 的硫空位便足以使长程滑移转变为局域振荡。进一步分析表明，硫空位在畴壁网络交汇处的 SP 堆垛区域具有最低的相对能量，使其成为优先的钉扎中心。随着摩尔图案的漂移，SP 节点可被硫空位产生的局域势阱捕获，而滑移与钉扎之间的竞争取决于缺陷钉扎能与摩尔结构形变能的相对大小。

图：摩尔超晶格的室温自发滑移及硫空位诱导的钉扎现象。（a–c）摩尔超晶格的结构；（d–f）无缺陷体系的自发滑移；（g–h）硫空位诱导的滑移钉扎。

该研究揭示了铁电摩尔超晶格中不同于传统刚性层间平移的集体滑移机制，阐明了畴壁运动与原子缺陷对层间动力学的关键作用，深化了对二维滑移铁电材料及摩尔超晶格集体动力学的理解，并为通过缺陷工程调控摩尔超晶格的动态行为提供了新的理论依据。

国家纳米科学中心李嘉文博士后为论文第一作者，中国科学院物理研究所孟胜研究员、国家纳米科学中心施兴华研究员和张进研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院及中国博士后科学基金等项目的支持。

全文链接： http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6c13431