深圳市二维材料孔雀团队
【Small】MXene的制备、光学特性及超快光子学应用

       近年来,二维材料被广泛应用在光电子器件、能量存储与转换、催化、传感、生物医学等领域。自从2009年石墨烯作为可饱和吸收体在激光器中实现超快脉冲后,基于二维材料的超快光子学应用被人们广泛研究。

       
MXene作为一种新型二维过渡金属碳//碳氮化物材料,因其所具备的高电导率、宽的非线性响应、带隙可调等优点,为超快脉冲激光器中可饱和吸收材料的选择提供了新的思路,促进了新型超快脉冲激光器的发展。因此,MXene的制备方法和光学性质对其在激光器中应用的影响也是研究者们关注的重点。


       北京航空航天大学徐立军教授团队、李介博副教授团队、及深圳大学张晗教授团队合作在国际著名学术期刊《Small》上发表题为“MXenes: Synthesis, Optical Properties, and Applications in Ultrafast Photonics”的封面综述论文(inside back cover)。


1 Small》期刊封面示意图

       本文作者在前期工作的基础上,研究了MXene材料的制备方法和光学特性,进一步对其作为可饱和吸收体在超快脉冲激光器中的应用进行了详细的总结和对比,并对MXene未来的发展方向进行了展望。


2 MXene的制备、光学特性及超快光子学应用


       本文首先总结了两种常用的制备MXene的方法,即酸刻蚀和化学气相沉积法,并对现有制备方法的存储稳定性和面临的挑战进行了讨论。

       
其次,对MXene的等离子体特性、光探测、光热效应、超快动力学四种特性,以及分别对应的工作机制和相关应用进行了介绍。

       
随后,本文综述了基于MXene的激光器在不同波段产生超快脉冲的应用,并详细总结和讨论了超快脉冲激光器中的关键参数。



       最后,作者从以下3个方面对MXene未来的发展方向进行了展望

       1)为满足科学和生产过程中的不同需求,应尝试更多高效安全且对MXene无损伤的制备方法,如在刻蚀制备MXene过程中选用氟氢化物做刻蚀剂。

       2Ti3C2Tx是目前最常用的MXene材料,但在拥有几十种材料的庞大MXene家族中,仍有更多具有优异性能的材料值得我们去发掘。

       3MXene已被应用于1-3微米波段的超快脉冲激光器中,但其在更远的中红外波段的应用仍亟待探索。此外,研究MXene在光调制、电磁干扰屏蔽等领域的应用也具有重要意义。



       北京航空航天大学的
医工百人博士生导师付博副教授为该综述论文的第一作者,北京航空航天大学的李介博副教授和深圳大学的张晗教授为该综述论文的共同通讯作者,北京航空航天大学的孙婧轩博士为该论文的学生第一作者,北京航空航天大学为第一完成单位。

【文章链接】
MXenes: Synthesis, Optical Properties, and Applications in Ultrafast Photonics

Bo Fu, Jingxuan Sun, Cong Wang, Ce Shang, Lijun Xu, Jiebo Li, Han Zhang

Small2021-02-16

DOI: 10.1002/smll.202006054

https://doi.org/10.1002/smll.202006054