同济大学在表面端基调制MXene非线性光学吸收性能研究方面取得重要进展
近日,同济大学化学科学与工程学院黄智鹏教授、张弛院士团队通过电化学手段调控碳化钛MXenes材料表面端基类型,调制MXenes材料非线性光学吸收性能,研究取得了重要进展,相关研究成果发表在《ACS纳米》(ACS Nano, 2022, 16(1), 394-404)上。 摘要图片 随着激光技术的发展,非线性光学材料在激光、通信、材料分析等领域具有广阔的发展前景。二维非线性光学材料因其强激子效应、超快载流子动力学、高电荷离域性等特点,在各种非线性光学材料中脱颖而出,成为非线性光学材料的研究热点。已有研究表明,石墨烯、黑磷、金属硫化物、MXenes等物质具有良好的非线性光学性能。然而二维非线性光学材料的商业化应用一直受其性能不一致的阻碍,合成手段不同的相同材料甚至表现出截然相反的非线性光学性能。因此,研究二维材料的可重复合成和非线性光学性能与其结构的构效关系是二维非线性光学材料的研究重点。 研究人员利用电化学手段调控碳化钛MXenes材料表面端基类型,揭示了材料非线性光学性能与表面端基之间的构效关系,提出基于二维材料表面端基类型的非线性光学吸收性能调控策略。研究发现,在不同的电化学电势下碳化钛纳米片的主要端基类型发生变化。在515 nm波长光激发下,=O端基占优的MXenes材料(端基数量均与未进行调控的初始样品比较)表现出饱和吸收响应,相同测试条件下,‒OH端基占优的样品以及未对端基进行调节的初始样品则表现出反饱和吸收响应。在800 nm波长光激发下,不同端基MXenes材料均表现出反饱和吸收响应,但性能的大小与端基种类相关,‒OH端基占优的样品性能更强。研究结果不仅说明了表面端基类型对二维材料非线性光学性能具有重要影响,而且也提供了一种方便有效的动态调制MXenes非线性光学性能的手段。 |