二維材料復(fù)合光纖實現(xiàn)超高非線性效應(yīng)

二維材料復(fù)合光纖實現(xiàn)超高非線性效應(yīng)

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心白雪冬課題組與北京大學(xué)劉忠范院士、劉開輝研究員合作，提出一種液相輔助兩步化學(xué)氣相沉積法在多孔光纖孔內(nèi)壁上直接生長二維過渡金屬硫族化合物，制備出具有超高非線性的二維材料復(fù)合光纖。相關(guān)論文發(fā)表于Nature Nanotechnology。論文描述的方法有效解決了二維材料前驅(qū)體在大縱橫比光纖中傳質(zhì)不勻的問題，實現(xiàn)了多種二維材料及其合金在不同種類規(guī)格光纖（空心石英管光纖和光子晶體光纖等）中均勻全覆蓋生長，長度最大可達25cm。在此基礎(chǔ)上，研究團隊進一步基于該復(fù)合光纖的非線性的實部和虛部分別進行了相應(yīng)的應(yīng)用研究。

范德瓦爾斯磁性材料的靈敏應(yīng)變磁翻轉(zhuǎn)

南京大學(xué)物理學(xué)院繆峰團隊與合作者利用應(yīng)變來實現(xiàn)層狀磁性材料物性調(diào)控的獨特優(yōu)勢，為低功耗磁存儲器件研究提供了新思路。相關(guān)論文發(fā)表于Advanced Materials。鐵磁材料具有非易失性的磁性狀態(tài)，是用來實現(xiàn)信息存儲的理想載體。通過外場對其進行調(diào)控，并實現(xiàn)可控的磁性狀態(tài)變化，是磁存儲器件工作的物理基礎(chǔ)。應(yīng)變調(diào)控可以在較大范圍內(nèi)改變材料的晶格結(jié)構(gòu)，有望為實現(xiàn)新機制磁存儲提供新思路。基于此，研究團隊利用面內(nèi)單軸應(yīng)力，對層狀磁性材料Fe3GeTe2（FGT）的磁性狀態(tài)進行原位調(diào)控，在實驗上實現(xiàn)了超靈敏的磁矩翻轉(zhuǎn)，并對FGT中磁性狀態(tài)的應(yīng)變調(diào)控機制進行了理論分析和解釋。

軟物質(zhì)表面浸潤動力學(xué)研究

中國科學(xué)院力學(xué)研究所非線性力學(xué)國家重點實驗室項目研究員關(guān)東石等在軟物質(zhì)表面浸潤動力學(xué)研究中取得進展。相關(guān)論文發(fā)表于Physical Review Letters。流體界面在固體表面的運動普遍存在。研究人員通過在原子力顯微鏡探針的微棒上附著柔性聚合物，系統(tǒng)研究移動接觸線在軟物質(zhì)表面上的動力學(xué)特征。實驗中測得的毛細力遲滯環(huán)顯示靜態(tài)接觸線在脫釘時呈現(xiàn)出力過沖，且過沖幅度隨保持時間和運動速度呈對數(shù)增長。進一步通過建立力學(xué)模型，提出軟表面上浸潤脊的緩慢增長（老化現(xiàn)象）與布朗運動協(xié)助跨壘的共同影響，是移動接觸線粘滑運動具有狀態(tài)和速率依賴性的微觀力學(xué)起源。

量子點單模激光研究

中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所激光與紅外材料實驗室微結(jié)構(gòu)光物理研究團隊獲得新型鈣鈦礦量子點/微腔復(fù)合結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整個可見光波段內(nèi)連續(xù)可調(diào)的高品質(zhì)單模激光輸出。相關(guān)論文發(fā)表于Journal of Materials Chemistry C。膠體量子點激光器易操作、普適性強。研究團隊通過浸涂自組裝技術(shù)將銫鉛鹵化鈣鈦礦膠體量子點共形沉積在高品質(zhì)的單個亞微米氧化鋅六角回音壁微腔表面，實現(xiàn)鈣鈦礦量子點/氧化鋅復(fù)合微腔結(jié)構(gòu)，并實驗獲得高品質(zhì)、低閾值的單模激光。通過調(diào)節(jié)微腔結(jié)構(gòu)的尺寸、鈣鈦礦量子點的尺寸和量子點的組成元素，在整個可見光譜區(qū)域?qū)崿F(xiàn)寬帶可調(diào)諧的量子點單模激光。

在氮化硼表面制備手性可控的石墨烯納米帶

中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所王浩敏研究員團隊在六角氮化硼（h-BN）表面成功制備了手性可控的GNR，并進行了輸運性質(zhì)研究。相關(guān)論文發(fā)表于Nature Materials。h-BN是一種具有優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性的寬帶隙二維材料。h-BN具有六角蜂窩網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)和原子級平整的表面，不存在表面懸掛鍵和陷阱電荷，是可以保持GNR本征電學(xué)性質(zhì)的理想襯底。該研究首次將手性可控的GNR面內(nèi)集成在h-BN晶格中，是面向開發(fā)具有原子層厚度的高性能集成電路邁出的重要一步，為實現(xiàn)操控和堆垛具有極薄厚度的復(fù)雜納米集成電路提供了一個新的途徑。

利用初始條件進行流動減阻控制

西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院胡海豹教授團隊與航空學(xué)院郗恒東教授團隊合作，提出了一種僅通過改變初始條件來調(diào)控泰勒渦的新方法，實現(xiàn)了對泰勒渦尺度的大范圍穩(wěn)定調(diào)節(jié)。相關(guān)論文發(fā)表于Journal of Fluid Mechanics。減小航行器在流體中運動時所受的阻力是航空、航天、航海領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。新方法能將泰勒渦長度拉伸至通常長度的約1.9倍，從而顯著降低流動中的動量交換強度，減小流動阻力；利用該方法可實現(xiàn)接近20%的減阻效果，且減阻效果隨雷諾數(shù)變化較小。與現(xiàn)有流動減阻方法相比，該項基于泰勒渦調(diào)控的減阻新方法不需要外加機械裝置，也不需要外部輸入能量或加入添加劑，易于工程實現(xiàn)。

器件物理研究進展

中國科學(xué)院微電子研究所微電子器件與集成技術(shù)重點實驗室劉明、李泠等在器件物理研究中獲得進展。相關(guān)論文發(fā)表于Nature Communications。傳統(tǒng)的三維半導(dǎo)體材料表面存在大量的懸掛鍵，可通過捕獲和散射等方式影響和限制自由載流子的運動。類似于三維半導(dǎo)體材料的表面態(tài)，單層二維材料（如二硫化鉬和石墨烯）在邊界原子的終止和重建可以產(chǎn)生邊界態(tài)，這使二維材料產(chǎn)生較多獨特的現(xiàn)象。該研究通過對單層MoS2/WSe2晶體管進行器件測試、掃描隧道顯微鏡實驗觀測和第一性原理計算，發(fā)現(xiàn)二維材料的邊界態(tài)是控制器件亞閾值特性及影響器件遷移率的關(guān)鍵因素，首次提出這種邊界態(tài)是拉廷格液體的物理本質(zhì)。

離子束納米材料合成及改性研究

山東大學(xué)物理學(xué)院陳峰教授團隊在離子束合成新型金屬納米顆粒及其光學(xué)應(yīng)用、離子束改性二維材料及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的研究中取得進展。相關(guān)成果發(fā)表于Small。論文提出了一種異質(zhì)雙層納米顆粒結(jié)構(gòu)，利用相鄰納米顆粒層間散射引起的能量轉(zhuǎn)移，達到增強非線性光學(xué)材料的三階非線性光學(xué)響應(yīng)的效果。通過順序離子注入方法在鈮酸鋰晶體中合成了嵌入式銅、銀雙層納米顆粒，分布于鈮酸鋰晶體表面以下100nm深度范圍內(nèi)，并結(jié)合彈性碰撞模型和熱分解理論揭示了雙層納米結(jié)構(gòu)的形成機理。利用光學(xué)非線性增強的鈮酸鋰晶體作為可飽和吸收體置于激光諧振腔中，可實現(xiàn)具有更短脈寬的1微米調(diào)Q鎖模波導(dǎo)激光輸出。