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近日，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所光化學(xué)轉(zhuǎn)換與功能材料院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特種影像材料與技術(shù)研究中心的研究人員與南京理工大學(xué)曾海波課題組合作，利用液相剝離方法高產(chǎn)率制備了高結(jié)晶性的少層銻烯；通過(guò)球差校正高分辨透射電鏡鑒定了銻烯的原子結(jié)構(gòu)；成功制備了高濃度（>1wt %）高性能光限幅銻烯有機(jī)硅凝膠玻璃。在532-2000 nm的超寬波段內(nèi)，銻烯在懸濁液和凝膠玻璃器件中都展現(xiàn)出的激光限幅性能。該工作已申請(qǐng)國(guó)家，并以Few-layer Antimonene: Large Yield Synthesis, Exact Atomical Structure and Outstanding Optical Limiting 為題發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc.）上。其中，中科院理化所助理研究員孫興明為共同*作者，副研究員謝政為共同通訊作者。
在該工作中，南京理工大學(xué)利用液相剝離法高產(chǎn)率地制備了高結(jié)晶性的少層銻烯，并鑒定了銻烯的原子結(jié)構(gòu)，理化所證明了銻烯在非線性光學(xué)領(lǐng)域中作為光限幅材料有著*的性能，在相同的線性透過(guò)率下銻烯分散液具有比石墨烯分散液更好的光限幅能力。在532 nm的納秒激光的脈沖照射下，當(dāng)入射光能量密度達(dá)到40 J/cm2時(shí)，線性透過(guò)率為70%的銻烯懸浮液的透過(guò)率降到5%，這意味著超過(guò)90%的能量被限制住，而同等條件下，石墨烯懸浮液的透過(guò)率只降到15%。通過(guò)對(duì)Z-掃描結(jié)果和不同溶劑中銻烯的光限幅性能的分析，發(fā)現(xiàn)銻烯光限幅的機(jī)制來(lái)自于其非線性吸收與非線性折射能力。
同時(shí)，理化所制備了銻烯高濃度均勻摻雜的有機(jī)硅凝膠玻璃，銻烯在凝膠玻璃中的摻雜濃度可以達(dá)到1%以上。結(jié)果表明：該凝膠玻璃在極寬的光譜范圍內(nèi)（532-2000 nm）均具有十分優(yōu)異的光限幅性能。與基于石墨烯摻雜的有機(jī)硅凝膠玻璃相比，在光限幅能力基本類(lèi)似的情況下，銻烯基玻璃在正常的可見(jiàn)光到近紅外光下無(wú)色透明，平均透過(guò)率達(dá)到90%，而石墨烯基玻璃已經(jīng)變成了灰黑色，這表明銻烯基玻璃更加具有實(shí)用價(jià)值與意義。制備的銻烯基玻璃還具有優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性，并可進(jìn)行切割、拋光和光學(xué)加工，有利于后續(xù)器件化。
自石墨烯發(fā)現(xiàn)以來(lái)，二維材料以其*的性質(zhì)吸引了研究人員的廣泛關(guān)注，一系列新型二維半導(dǎo)體被不斷發(fā)掘。2014年，復(fù)旦大學(xué)張遠(yuǎn)波等課題組和南京理工大學(xué)曾海波課題組分別獨(dú)立制備和提出了二維黑磷、砷烯和銻烯等第五主族烯。在上述工作基礎(chǔ)上，本論文在上揭示了銻烯在非線性光學(xué)領(lǐng)域中具有*的性能，不僅可以為光學(xué)領(lǐng)域提供一種超寬波段的非線性光限幅材料，而且有望為以銻烯為代表的二維材料開(kāi)辟新的研究領(lǐng)域和應(yīng)用方向。
少層銻烯的原子結(jié)構(gòu)和光限幅性能曲線
532 nm和1064 nm相同透過(guò)率下的少層銻烯和少層石墨烯光限幅性能比較
銻烯摻雜有機(jī)硅凝膠玻璃的制備路線和新鮮斷面掃描電鏡照片
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