热膨胀失配驱动高压合成二维非中心对称MnTeMoO6:突破非线性光学性能极限

【字体: 时间:2025年07月02日 来源:Matter 17.3

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  研究人员开发了一种热膨胀失配驱动的高压生长策略,成功合成二维非中心对称氧化物(NCOs)MnTeMoO6。该材料展现出32倍于MoS2的超强二次谐波信号,逼近理论极限。这一突破解决了多元素二维NCOs合成的化学复杂性难题,为微型化非线性光学器件提供了全新材料平台。

  

在光学技术领域,非中心对称氧化物(Non-centrosymmetric oxides, NCOs)一直扮演着关键角色,但将其制备成超薄二维晶体却面临巨大挑战。这项研究另辟蹊径,利用铜与石墨之间显著的热膨胀系数差异,在高压环境下(最高达20 MPa)将前驱体"挤压"成原子级有序的二维薄片,首次成功合成MnTeMoO6

这种仅几个原子层厚度的神奇材料展现出令人惊叹的非线性光学性能:其二次谐波产生(Second-harmonic generation, SHG)强度达到传统二维材料MoS2的32倍,几乎触及理论预测的极限值。更妙的是,这种性能不受层数奇偶性影响,这要归功于其独特的层间非中心对称结构。

研究人员巧妙地将热力学与材料科学相结合:高压环境不仅降低了反应活化能,还大幅缩短了前驱体平均自由程,最终获得厚度仅两个晶胞的均匀薄片。这项突破不仅为制备多元素二维氧化物开辟了新途径,更为开发下一代微型化非线性光学器件(如超紧凑激光器、高灵敏度传感器)提供了理想材料候选。

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