上海光機所二維納米光子學(xué)材料研究獲進展

　　近日，中科院上海光學(xué)精密機械研究所中科院強激光材料重點實驗室科學(xué)家在二維納米光子學(xué)材料研究方面取得重大進展，首次報道了二維層狀MoS2納米材料在近紅外波段的優(yōu)異超快飽和吸收性能。

　　在石墨烯研究推動下，過渡金屬硫化物二維納米材料，如MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2等受到了高度重視，許多獨特的光電性質(zhì)在材料由體材料降解到二維單分子層后體現(xiàn)出來，該類材料已成為新一代高性能納米光電器件國際前沿研究的核心材料之一。然而，針對這類寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體二維納米片的超快非線性光學(xué)性質(zhì)及相應(yīng)光子器件的研究還鮮有報道。開發(fā)高性能光子器件是當(dāng)代光信息技術(shù)發(fā)展的核心之一，諸多光子學(xué)器件都需要具有優(yōu)異超快非線性光子學(xué)性能的材料作為其核心工作物質(zhì)。因此，對具有潛力的光功能學(xué)材料進行全面而深刻的超快非線性光子學(xué)性質(zhì)研究是光子學(xué)領(lǐng)域里不可或缺的重要環(huán)節(jié)，是光子信息器件和技術(shù)發(fā)展的原動力之一。

　　研究小組利用液相剝離技術(shù)成功制備出高品質(zhì)MoS2納米片分散液。透射電子顯微鏡、可見-紅外吸收光譜、拉曼光譜、原子力顯微鏡研究表明，分散液中存在大量高品質(zhì)MoS2納米片層。超快非線性光學(xué)實驗證實MoS2納米片對100fs、800nm近紅外激光脈沖具有比石墨烯更加優(yōu)異的飽和吸收響應(yīng)(見附圖)。這些結(jié)果預(yù)示著以MoS2為代表的過渡金屬硫化物二維納米半導(dǎo)體材料在超短脈沖鎖模器、激光防護光限幅器、以及光開關(guān)等光子學(xué)器件開發(fā)方面的巨大潛力。目前針對這類寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體二維納米片的超快非線性光學(xué)性質(zhì)及相應(yīng)光子器件的研究還未見報道。這一成果獲俄羅斯著名激光學(xué)國際會議LaserOptics2012的特邀報告，以及比利時布魯塞爾召開的國際著名學(xué)術(shù)會議Graphene2012InternationalConference的獎金資助(全球近200名申請者僅資助20名)。

　　該項研究得到了中國科學(xué)院“百人計劃”、國家自然科學(xué)基金、上海市科委納米專項、上海市“浦江人才”計劃，以及上海市“優(yōu)秀學(xué)科帶頭人”計劃等的支持。