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)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙全忠研究員，以及上海光機(jī)所中科院外國專家特聘研究員Werner Blau教授等）在國際學(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，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(bào)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(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-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(hù)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(bào)道。這一成果獲俄羅斯著名激光學(xué)國際會(huì)議Laser Optics 2012的特邀報(bào)告，以及比利時(shí)布魯塞爾召開的國際著名學(xué)術(shù)會(huì)議Graphene 2012 International Conference的獎(jiǎng)金資助（全球近200名申請者僅資助20名）。

圖片:W020131017412588590146.jpg

該項(xiàng)研究得到了中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”、國家自然科學(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