刘开辉课题组:二维材料应变矢量全新的监控手段——非线性光学二次谐波
近日,北京大学的刘开辉研究员和俞大鹏院士、中科院物理所的孟胜研究员、芬兰阿尔托大学的SUN Zhipei教授等人合作,首次实现了利用光学二次谐波效应(Second Harmonic Generation,简写为SHG)探测单层二硒化钼(MoSe2)的局域应变矢量。该研究成果发表在Nano Letters 上。
由于二维材料具有超高弹性和超柔韧性,应变成为可逆、连续调控其物理化学性质(电子能带、相变、反应活性等)的有效手段,因而对局域点应变矢量的探测日益迫切。目前,人们利用透射电镜等可以实现原子分辨率的应变探测,但只能表征纳米尺度;而利用荧光或拉曼光谱扫描,只能通过应变大小分布分析出应变矢量,不能对局域位置的应变矢量进行表征。原位、灵敏、局域地探测二维材料中应变矢量的方法亟待发展。
SHG与晶体结构的对称性直接相关,其强度对材料的晶格对称性等非常敏感。该工作首次发展了利用偏振依赖的SHG监控单层MoSe2中的局域应变矢量。SHG强度可以灵敏地反映应变大小(1%的应变可以引起50%强度的变化,比利用荧光峰位移动的方法提高了一个数量级)。更重要的是,SHG偏振依赖的图形形状可以直接指示出局域位置的应变方向,这在以往的光学方法中是无法实现的。另外,作者将该技术应用于灵敏探测2H相双层MoSe2中的层间滑移现象,并发现范德华层间耦合可以将至少1.4%的应变在上下层之间传递而不出现层间滑移。
利用光学非线性二次谐波偏振图形表征二维MoSe2的局域应变矢量
刘开辉课题组长期致力于纳米光谱学的发展和应用,他们发展了单个碳纳米管水平的超高灵敏度散射、反射、吸收等线性纳米光谱学技术。该研究进一步拓展到非线性纳米光谱学技术,首次发展了非线性二次谐波谱来原位、灵敏、局域地探测二维材料中的应变矢量。该论文的共同第一作者为梁晶、张劲、李珍珠、洪浩,其他合作者还包括刘忠范院士、刘志荣教授、高鹏研究员。相关工作得到自然科学基金委优青基金、面上基金,科技部重点研发计划,中组部青年人才的经费支持。
来源:纳米科技