深圳大學張晗教授課題組，量子點的超小黑磷量子點研發成功

來源：整理時間：2023-08-07 02:53:25 編輯：深圳生活手機版

1，量子點的超小黑磷量子點研發成功

中科院深圳先進技術研究院研究員喻學鋒課題組與香港城市大學教授朱劍豪、深圳大學教授張晗合作，成功研發出新型的超小黑磷量子點，并應用于腫瘤的光熱治療。相關研究近日被《德國應用化學》以封面報道形式發表。黑磷是白磷經高溫高壓后得到的黑色惰性同素異形體，它有著類似但不同于石墨烯片層裝結構的波形層狀結構，并且具備石墨烯所沒有的半導體間隙。更重要的是它的半導體帶隙是直接帶隙，即電子導電能帶（導帶）底部和非導電能帶（價帶）頂部在同一位置。這意味著黑磷和光可以直接耦合。課題組巧妙采用聯合探頭超聲和水浴超聲的液態剝離方法，可控制備二維層狀黑磷量子點，得到橫向尺寸約為2.6 納米的單原子層厚度黑磷量子點。通過檢測這種超小的黑磷量子點的光學屬性和對不同細胞系生存率的影響，發現其展示了優異的近紅外光學性能，在808 納米的光熱轉換效率達到28.4%，在近紅外激光的照射下能夠顯著殺死腫瘤細胞，并且在多種細胞系中均展現出良好的生物相容性。據介紹，二維層狀結構的超小黑磷量子點作為另一種形式的二維材料展現了獨特的光學屬性，同時因為磷是生物體內必需的元素，使其在生物醫學領域的應用具有無可比擬的優勢，因此黑磷量子點作為高效光熱制劑用于癌癥治療擁有巨大的潛力。

量子點的超小黑磷量子點研發成功

2，科學家首次實現了基于黑磷的光纖鎖模激光器

　　25日從深圳大學獲悉，深圳大學-新加坡國立大學光電協同創新中心教授張晗帶領的深圳市孔雀創新團隊首次實現了基于黑磷的光纖鎖模激光器，得到了超短脈沖激光的輸出。　　近年來，在石墨烯產業蓬勃發展之際，另一種新型的單元素二維原子晶體材料――黑磷被發現。與石墨烯類似，黑磷具有諸多優異特性，故被稱為比肩石墨烯的“夢幻材料”。張晗透露，黑磷的研究和應用才剛開始，其非線性光學特性被國內外多家單位證實并應用于超快激光的產生中。可以預見，在不久的將來，它將成為“第二個石墨烯 ”。　　今年5月，張晗團隊研究發現黑磷具有寬帶可飽和光吸收特性，波長范圍可覆蓋可見光到中紅外波段。在激光領域中，具有可飽和吸收特性的器件是組建超短脈沖激光器的關鍵，黑磷的這一特性發現為中紅外超快光學器件提供了可能。該發現發表于國際期刊《先進功能材料》上。　　張晗說，研究表明，石墨烯是一種無帶隙的半金屬半導體材料，擁有超高的電子遷移率以及寬帶光吸收特性。然而，無帶隙的能帶結構限制了石墨烯在光電領域的應用和發展。而黑磷的最大特點是擁有隨著層數可變的直接帶隙，恰好解決了困擾石墨烯的`難題。　　早在2014年，復旦大學的張遠波團隊利用少層黑磷實現了高速場效應管的應用嘗試，為黑磷的廣泛研究掀開了序幕。　　黑磷的應用還不僅局限于光電領域，磷是人體內的必要元素，其在生物醫學領域具有優勢。為此，張晗與中國科學院深圳先進技術研究院研究員喻學峰、香港城市大學教授朱劍豪合作，成功研發出新型的超小黑磷量子點，并將其作為光熱制劑應用于腫瘤的治療中，這一發現已發表在德國的《應用化學》雜志上。

科學家首次實現了基于黑磷的光纖鎖模激光器

3，最小尺寸全介質微納激光問世

中科院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室冷雨欣、杜鵑研究團隊與華中科技大學教授唐江、深圳大學教授張晗團隊合作，以激光技術小型化為牽引，基于對新型增益介質發光原理與機制的探索，突破了傳統衍射極限的限制，首次將全介質室溫亞波長微納激光器件的物理尺寸推進到50納米，這是目前已知的最小尺寸的全介質微納激光。該成果近日發表于《美國化學會—納米》。隨著信息技術的發展，以晶體管尺寸縮減為核心的摩爾定律將難以持續，光電集成甚至是用光子替代電子形成“片上光互聯”進行信息的處理和傳送成為趨勢。然而，傳統光子材料的光學增益有限，難以抗衡激光器小型化進程中造成的高損耗，導致光子器件尺寸難以降低，成為實現光電集成芯片的一大阻礙。為了克服這種制約，研究人員研發出了一種尺寸僅為50納米的新型深亞波長鈣鈦礦微納激光器。他們使用飛秒瞬態吸收光譜揭示了新型準二維鈣鈦礦薄膜增益介質的發光動力學機制，發現高達558每厘米的凈增益壽命約50皮秒，并分析了超快級聯能量傳輸和單線態及三線態激子等對增益的貢獻。該團隊設計優化并采用10納米厚的紫外膠及二氧化硅基底構成的超簡“三明治”結構，在室溫下實現了激光尺寸僅為50納米的單模皮秒激光穩定運轉。即便是在深亞波長尺度下，該微納激光的品質因子和線偏振度也分別高達1635和81%，雙光子及單光子激發閾值僅為143和10.5微焦每平方厘米。這些指標在鈣鈦礦垂直腔面發射激光器，甚至整個全介質微納激光和等離激元納米激光器領域都居于前列。杜鵑表示，結合該工作發展的簡單“三明治”結構，將有望進一步推動鈣鈦礦激光器的發展和解決芯片上光電互聯缺乏片上光源的“瓶頸”。（黃辛）

最小尺寸全介質微納激光問世