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我校肖敏教授课题组发现单态分裂引起的极大光学非线性响应
栏目:科技成果 发布时间:2019-09-03
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最近,我校肖敏教授领衔的微纳光学和超快光学团队在有机材料的非线性光学性质方向取得新的进展。研究成果以“Large optical nonlinearity induced by singlet fission in pentacene films”为题发表在最近出版的《德国应用化学》期刊上(Angew. Chem. Int. Edit. 54, 6222(2015))。论文的第一作者为博士研究生刘云龙同学,指导老师为现代工程与应用科学学院肖敏教授和物理学院张春峰副教授,这项工作还得到物理学院王晓勇教授和华北电大谭占鳌教授以及研究生王睿和张博同学的鼎力合作。

在特定有机半导体材料中,自旋单态(singlet)的激子能量接近两倍于三态(triplet)激子的能量,光激发产生的一个单态激子可裂变成一对三态激子,这一单态裂分(singlet fission)现象原则上可实现200%的光电转换量子效率,近些年得到光伏领域的重点关注。刘云龙同学等利用超快光谱结合磁场的方法,在并五苯薄膜材料中发现单态裂分引起的极强的三阶光学非线性,并且由于单态裂分过程中多激子暗态的存在,非线性的响应时间可快到皮秒量级。这一发现经一系列对比实验确认,利用这非线性光学响应,研究组成功演示单态裂分光开关。非线性新机制的提出将有助于寻求更高效的非线性材料,在光开关、生物成像、微加工、信息数据存储等前沿领域有广泛的应用前景,

课题组成立以来,拓展了能源利用的基础物理新方向,围绕单态裂分等关键过程进行了系列研究,部分结果此前发表(J. Phys. Chem. Lett. 5, 2462(2014), J. Chem. Phys. 141, 244303 (2014)),实验展现了单态裂分中的动态过程,为揭示产生机理和器件应用提供了物理依据,部分后续工作正在整理中。

此项工作得到了自然科学基金以及科技部重大研究计划的资助。(物理学院)