过渡金属硫化物二维纳米材料是继石墨烯后又一类重要的二维半导体纳米材料，特别是其可见到近红外波段的可调谐带隙特性在开发新型光电功能器件方面具有独特优势。然而，该类半导体带隙的层数依赖特性对其非线性光学响应的影响规律及物理机理目前尚不清楚，大大限制了该类材料在开发高性能超快光调制器等全光器件上的潜力。中国科学院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室研究员王俊课题组在国际学术期刊ACS Nano、Laser & Photonics Reviews和Nanoscale上发表论文，系统揭示了MoS₂等过渡金属硫化物二维半导体的光学非线性吸收特性及其物理机制，提出并验证了该类材料非线性功能切变和调控策略，并在大面积MoS₂光子功能材料制备上取得进展。 

　　研究小组李源鑫等人精确测量确认了二维2H- MoS₂单层晶畴（~0.7 nm）在近红外波段体现优异的双光子吸收特性，证实了单层MoS₂的巨双光子吸收系数~7.6x103 cm/GW，高出常规半导体3-4个数量级，并从单层中观测到双光子激发频率上转换发光，通过层数调控非线性响应，揭示了MoS₂禁带宽度与光子能量的博弈关系，该结果是对近期广泛报道的MoS₂寡层饱和吸收体工作机理的直接证明。相关论文作为封面文章发表在7月份的Laser & Photonics Reviews期刊上（Laser Photon. Rev., 2015, DOI: 10.1002/lpor.201500052）。

　　研究小组张赛锋等人与爱尔兰都柏林圣三一大学合作，观测到1-3层WS₂薄膜的近红外简并双光子吸收及其饱和效应，通过控制单层数量，实现了WS₂和MoS₂寡层薄膜非线性特性的调控工程，通过改变波长调控寡层半导体中共振态和非共振态双光子吸收以及饱和吸收的“开-关”操作，为禁带宽带大于光子能量的二维半导体的锁模和调Q特性提出了一种物理机理。相关论文于7月28日发表在ACS Nano 杂志上（DOI: 10.1021/acsnano.5b03480）。 

　　研究小组张晓艳等人采用真空抽滤再组沉积技术成功制备出晶片尺度（直径2英寸）的层状MoS₂纳米薄膜，该层状叠加重构纳米膜成本低、面积大、光学均匀性高，而且厚度可控，同时具有可见-近红外宽带非线性饱和吸收响应。其三阶非线性极化率Imχ(3)及品质因子较之同等条件下制备的石墨烯纳米膜高出数倍。最近，该薄膜已成功实现中红外固体激光器超短脉冲调制。相关论文发表于Nanoscale 杂志（DOI: 10.1039/C4NR07164F）。 

　　（来源：中科院上海光学精密机械研究所）