近日，中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所中科院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王俊研究員及其合作者（強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張龍研究員、強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙全忠研究員，以及上海光機(jī)所中科院外國(guó)專家特聘研究員Werner Blau教授等）在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊ACS Nano上發(fā)表題為Ultrafast Saturable Absorption of Two-Dimensional MoS2 Nanosheets的原創(chuàng)研究論文，首次報(bào)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(dòng)下，過(guò)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(dú)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(lái)，該類材料已成為新一代高性能納米光電器件國(guó)際前沿研究的核心材料之一。然而，針對(duì)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(bào)道。開(kāi)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(duì)具有潛力的光功能學(xué)材料進(jìn)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(dòng)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(jiàn)-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(shí)驗(yàn)證實(shí)MoS2納米片對(duì)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(jiàn)附圖）。這些結(jié)果預(yù)示著以MoS2為代表的過(guò)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(hù)光限幅器、以及光開(kāi)關(guān)等光子學(xué)器件開(kāi)發(fā)方面的巨大潛力。目前針對(duì)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(jiàn)報(bào)道。這一成果獲俄羅斯著名激光學(xué)國(guó)際會(huì)議Laser Optics 2012的特邀報(bào)告，以及比利時(shí)布魯塞爾召開(kāi)的國(guó)際著名學(xué)術(shù)會(huì)議Graphene 2012 International Conference的獎(jiǎng)金資助（全球近200名申請(qǐng)者僅資助20名）。

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

論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn403886t