近日，中科院上海光學精密機械研究所中科院強激光材料重點實驗室王俊研究員及其合作者（強激光材料重點實驗室張龍研究員、強場激光物理國家重點實驗室趙全忠研究員，以及上海光機所中科院外國專家特聘研究員Werner Blau教授等）在國際學術期刊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體二維納米片的超快非線性光學性質及相應光子器件的研究還鮮有報道。開發(fā)高性能光子器件是當代光信息技術發(fā)展的核心之一，諸多光子學器件都需要具有優(yōu)異超快非線性光子學性能的材料作為其核心工作物質。因此，對具有潛力的光功能學材料進行全面而深刻的超快非線性光子學性質研究是光子學領域里不可或缺的重要環(huán)節(jié)，是光子信息器件和技術發(fā)展的原動力之一。

研究小組利用液相剝離技術成功制備出高品質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MoS2納米片層。超快非線性光學實驗證實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（見附圖）。這些結果預示著以MoS2為代表的過渡金屬硫化物二維納米半導體材料在超短脈沖鎖模器、激光防護光限幅器、以及光開關等光子學器件開發(fā)方面的巨大潛力。目前針對這類寬禁帶直接帶隙半導體二維納米片的超快非線性光學性質及相應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國際會議Laser Optics 2012的特邀報告，以及比利時布魯塞爾召開的國際著名學術會議Graphene 2012 International Conference的獎金資助（全球近200名申請者僅資助20名）。

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該項研究得到了中國科學院“百人計劃”、國家自然科學基金、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)秀學科帶頭人”計劃等的支持。

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