近期，物理與電子工程學(xué)院量子材料超快光譜研究團(tuán)隊(duì)在《ACS Nano》（中科院一區(qū)TOP期刊，IF：16.0）上發(fā)表題為“Dual Type-II Colloidal Quantum Wells for Efficient Nonlinear Optical Limiting”的研究成果，重慶師范大學(xué)為第一完成單位，余俊宏教授為第一作者兼通訊作者，土耳其Bilkent大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)和中山大學(xué)為合作單位。
隨著激光技術(shù)在通信、醫(yī)療等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如何有效保護(hù)精密光學(xué)設(shè)備和人類(lèi)眼睛免受強(qiáng)光損傷，成為非線(xiàn)性光學(xué)材料研究的重要課題。光限幅材料能夠在光強(qiáng)較低時(shí)保持高透過(guò)率，而在強(qiáng)光照射下迅速吸收或散射多余光能，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)“限光”功能。然而，傳統(tǒng)的膠體量子納米材料由于雙光子吸收截面小、載流子復(fù)合快、俄歇效應(yīng)強(qiáng)，其非線(xiàn)性光學(xué)性能遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求，光限幅閾值普遍偏高（可達(dá)100 GW/cm2以上）。
圖：雙type-II膠體量子阱的非線(xiàn)性吸收動(dòng)力學(xué)過(guò)程
針對(duì)上述問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)與合作單位設(shè)計(jì)并合成了一種新型的“雙type-II型”膠體量子阱，該結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)II型異質(zhì)界面，電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的形成動(dòng)力學(xué)更快、更均勻，且界面能帶彎曲效應(yīng)被抑制，從而顯著提升了順序雙光子吸收的非線(xiàn)性貢獻(xiàn)。研究結(jié)果表明該材料表現(xiàn)出顯著的反飽和吸收效應(yīng)，非線(xiàn)性吸收系數(shù)高達(dá)33.1 cm/GW，光學(xué)限幅閾值低至0.71 GW/cm2。
該工作為膠體納米晶在強(qiáng)激光環(huán)境下的非線(xiàn)性光學(xué)應(yīng)用開(kāi)辟了新方向，揭示的順序雙光子吸收機(jī)制為調(diào)控膠體納米晶非線(xiàn)性光學(xué)性能提供了新思路。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.5c00391
