Nanotechnology Now – Press Release: Avanço nas propriedades ópticas dos MXenes – heteroestruturas bidimensionais fornecem novas ideias

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Resultados de varredura Z OA de Nb2C/MoS2 e Nb2C com um comprimento de onda de excitação de (a) 1300 nm e (b) 1550 nm. As correspondentes curvas de transmitância não linear sob intensidade óptica de excitação são mostradas em (c) e (d). (e) Parâmetro óptico não linear ajustado para comparação. CRÉDITO OEA

Abstrato:
Uma nova publicação da Opto-Electronic Advances, 10.29026/oea.2023.220162 discute um avanço nas propriedades ópticas dos MXenes.

Avanço nas propriedades ópticas dos MXenes – heteroestruturas bidimensionais fornecem novas ideias

Sichuan, China | Postado em 12 de maio de 2023

Materiais em camadas bidimensionais são uma nova classe de materiais que exibem interações luz-matéria fortes e distintas, oferecendo amplas perspectivas de aplicação em dispositivos optoeletrônicos e elementos fotônicos. Esses materiais abrangem grafeno, sulfetos de metais de transição (TMDs), fósforo preto (BP) e outros, que demonstram características de desempenho excepcionais, como resposta ultrarrápida e de amplo espectro, propriedades ópticas excitônicas robustas e intervalos de bandas ópticas diretas ajustáveis.

MXenes representam uma classe recém-descoberta de materiais em camadas bidimensionais, que apresentam propriedades ópticas, químicas e eletrônicas fascinantes e ajustáveis, e exibem diversas aplicações em campos como fotoeletricidade, conversão fototérmica e energia fotovoltaica. Além disso, os MXenes demonstram fortes respostas ópticas não lineares, e sua absorção óptica não linear pode ser ajustada por espessura, comprimento de onda de excitação e grupos de superfície.

Além disso, a construção de heteroestruturas bidimensionais representa uma estratégia importante para melhorar o desempenho optoeletrônico de dispositivos que utilizam materiais bidimensionais. Ao empregar um design cuidadoso, as propriedades vantajosas de cada componente dentro da heteroestrutura podem ser preservadas, enquanto novas características, como transferência de carga ou transferência de energia, podem ser geradas através dos efeitos interfaciais.

Os autores deste artigo propõem um método simples e eficaz para preparar heteroestruturas Nb2C/MoS2 com propriedades ópticas lineares e não lineares aprimoradas.

Neste trabalho, nanocristais de MoS2 foram cultivados com sucesso na superfície de nanofolhas de Nb2C in situ, resultando na construção de uma heteroestrutura bidimensional de Nb2C/MoS2. Verificou-se que esta heteroestrutura superou o Nb2C puro em óptica linear e não linear.

O estudo revela que o grupo de superfície do Nb2C pode modular a função de trabalho do Nb2C/MoS2, o que afeta a transferência de carga e o alinhamento de energia entre Nb2C e MoS2. Como resultado, o Nb2C/MoS2 herda as vantagens do Nb2C e do MoS2 em diferentes comprimentos de onda e exibe características aprimoradas de absorção óptica de banda larga.

Além disso, a pesquisa demonstra que a transferência de buracos de Nb2C para MoS2 leva à modulação da resposta óptica não linear na heteroestrutura. Também prova que o Nb2C / MoS2 possui características de absorção óptica não linear no infravermelho próximo mais fortes e ajustáveis ​​​​do que o Nb2C puro. O coeficiente de absorção não linear de Nb2C/MoS2 é mais que o dobro do Nb2C puro, conforme ilustrado na Figura 1. Este estudo apresenta uma abordagem eficaz para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos de banda larga e moduladores ópticos. Em particular, as descobertas fornecem uma base sólida para a utilização de MXenes, que apresentam excelente desempenho fotoelétrico, no campo da optoeletrônica.

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Este trabalho foi concluído pela equipe do Laboratório Chave de Nanofotônica e Dispositivos de Hunan da Universidade Central do Sul, liderado pelo Prof. A equipe cultivou 5 jovens talentos de nível nacional e 12 talentos de nível provincial e construiu de forma independente um sistema de medição de espectroscopia de fotoelétrons com resolução de tempo de femtossegundos, resolução de spin tridimensional e resolução de momento de energia.

Prof. Jun Ele obteve seu Ph.D. da Universidade Nacional de Cingapura em 2006. Em reconhecimento às suas realizações, ele foi premiado com a National Outstanding Youth Science Foundation em 2012 e foi selecionado como Furong Scholar Distinguished Professor da província de Hunan em 2016. Atualmente, ele concentra sua pesquisa no ultrarrápido fenômenos e óptica não linear de materiais em nanoescala, bem como a fabricação de micro-nanoestruturas com laser de femtosegundo e transistor neuromórfico de material bidimensional. O seu extenso trabalho nesta área resultou na publicação de mais de 240 artigos em revistas internacionais de renome, como a Nature Commun. e Física. Rev. Lett., com mais de 6,700 citações.

O Dr. Yingwei Wang obteve seu Ph.D. da Central South University em 2017. Posteriormente, ele completou o treinamento de pós-doutorado na Universidade de Shenzhen, na Universidade de Jinan e na Universidade da Coreia. Atualmente, atua como professor na Escola de Física e Eletrônica da Central South University, onde concentra sua pesquisa na Nanofotônica de materiais de baixa dimensão. Em reconhecimento às suas contribuições na área, ele foi premiado com a Outstanding Youth Science Foundation da província de Hunan em 2022.

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Opto-Electronic Advances (OEA) é um periódico SCI mensal de alto impacto, acesso aberto e revisado por pares com um fator de impacto de 8.933 (Journal Citation Reports for IF2021). Desde o seu lançamento em março de 2018, a OEA foi indexada nas bases de dados SCI, EI, DOAJ, Scopus, CA e ICI ao longo do tempo e expandiu o seu Conselho Editorial para 36 membros de 17 países e regiões (índice h médio de 49).

A revista é publicada pelo Instituto de Óptica e Eletrônica da Academia Chinesa de Ciências, com o objetivo de fornecer uma plataforma para pesquisadores, acadêmicos, profissionais, praticantes e estudantes transmitirem e compartilharem conhecimento na forma de artigos de pesquisa empírica e teórica de alta qualidade cobrindo os temas de óptica, fotônica e optoeletrônica.

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Wang YD, Wang YW, Dong YL, Zhou L, Kang JL e outros. Construção de heteroestrutura 2D Nb2CTx MXene/MoS2 para modulação de absorção óptica não linear. Opto-Elétron Adv 6, 220162 (2023). doi: 10.29026/oea.2023.220162 :

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• Fonte: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=57338