近日(ri)，復旦大(da)學物(wu)理(li)(li)學系教(jiao)授吳施偉課題組聯合(he)中國(guo)科(ke)學院長(chang)春(chun)光(guang)(guang)學精(jing)密機(ji)(ji)械與物(wu)理(li)(li)研(yan)究(jiu)(jiu)所郭春(chun)雷中美聯合(he)光(guang)(guang)子(zi)(zi)實(shi)驗室副研(yan)究(jiu)(jiu)員程(cheng)晉羅、中國(guo)科(ke)學技術大(da)學教(jiao)授曾長(chang)淦、北京(jing)大(da)學研(yan)究(jiu)(jiu)員劉開輝和(he)加拿大(da)多(duo)倫多(duo)大(da)學教(jiao)授J. E. Sipe，利用離(li)子(zi)(zi)凝膠(jiao)技術(ion-gel)實(shi)現(xian)了石墨烯(xi)中三階(jie)非(fei)線(xian)(xian)性和(he)四波混(hun)頻非(fei)線(xian)(xian)性光(guang)(guang)學現(xian)象的(de)電學調(diao)控和(he)增強效(xiao)應，并通(tong)過理(li)(li)論推導揭(jie)示其內在(zai)(zai)的(de)物(wu)理(li)(li)機(ji)(ji)制，研(yan)究(jiu)(jiu)成果以Gate-tunable third-order nonlinear optical response of massless Dirac fermions in graphene 為(wei)題于倫敦時間5月21日(ri)在(zai)(zai)線(xian)(xian)發(fa)表(biao)在(zai)(zai)《自然-光(guang)(guang)子(zi)(zi)學》(Nature Photonics)上(shang)。

研究團隊揭示了躍遷通道間的干涉效應在石墨烯非線性光學效應中的主導作用，澄清了之前國際上不同課題組在三階非線性光學系數上分歧的來源，并且指出了通過化學勢來大范圍調控石墨烯非線性光學效應的途徑。與此同時，該研究工作制備出了國際上首個基于石墨烯三階非線性光學效應的電光器件，電學的調控比可達幾個數量級。鑒于近年來石墨烯在大面積低成本生長制備方面的重大突破，這一電光調控機制有望為石墨烯產業提供一種殺手锏級別的高端應用。