本网讯 中南大学物理与电子学院何军教授团队近日在国际顶级期刊ACS Nano 发表了题为“Niobium-Carbide MXenes with Broadband Nonlinear Optic Response and Ultrafast Carrier Dynamics”的研究论文。我校硕士研究生王一多和在站博士后王迎威为论文共同第一作者，何军教授和肖思副教授为共同通讯作者,中南大学为第一完成单位。

非线性光学研究光在介质中的非线性传输动力学，既是光学领域的一个重要分支，也是现代集成光子学器件的关键技术。非线性光学材料被广泛应用于纳米光子学器件，例如超短脉冲激光器、光开关、光调制器、光探测器和光存储器等。随着纳米光子学器件的发展，对非线性光学材料的超高和超快非线性极化率、制造和集成能力等提出更高要求，寻找开发具有高非线性光学响应、超微结构的新型纳米材料是未来发展的重要方向。

非线性光学测试系统装置示意图及不同波长测试结果

二维碳化铌（Nb₂C MXenes）材料作为二维材料家族新成员，表现出许多优异的的特性，例如类金属能带结构，强近红外光学响应等。该课题组基于实验室自主搭建的非线性光学测试光学系统和瞬态吸收光谱测试系统，系统揭示了新型Nb₂C MXenes宽波段的非线性光学吸收性质和超快受激载流子弛豫过程。结果表明，Nb₂C MXenes三阶非线性极化率虚部Imχ⁽³⁾和品质因子分别达到-1.4×10^-10esu and 7.5×10^-12esu cm。同时，实验观察到了Nb₂C MXenes非线性吸收性质在近红外波段1500 nm附近表现出明显的翻转行为。结合第一性原理计算和非线性光学理论，确定了双光子吸收诱导非线性光学吸收特性翻转的物理机制。该成果为未来新型光调制器、光子二极管等纳米光子学器件的开发提供新的思路。

该研究工作获得了国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、湖南省芙蓉学者奖励计划等项目的资助。