黑磷可能成为“第二层石墨烯”

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《科学日报》记者近日从深圳大学获悉，深圳大学-新加坡国立大学光电合作创新中心张寒教授领导的深圳孔雀创新团队首次研制出基于黑磷的光纤锁模激光器，并获得了超短脉冲激光的输出信号。

近年来，在石墨烯产业蓬勃发展的同时，另一种新的单元素二维原子晶体材料——黑磷被发现。与石墨烯相似，黑磷具有许多优异的性能，因此被称为与石墨烯同等的“梦幻材料”。张寒透露，黑磷的研究和应用才刚刚开始，其非线性光学特性已经被国内外许多单位证实，并应用于产生超快激光。可以预测，它将在不久的将来成为“第二个石墨烯”。

今年5月，张寒团队发现黑磷具有宽带饱和光吸收特性，其波长范围可覆盖可见光至中红外波段。在激光领域，具有饱和吸收特性的器件是形成超短脉冲激光的关键。黑磷的这一特性的发现使得开发中红外超快光学器件成为可能。研究结果发表在2015年10月的国际期刊《高级功能材料》上。

张寒说，研究表明石墨烯是一种没有带隙的半金属半导体材料，具有超高的电子迁移率和宽带光吸收特性。然而，没有带隙的能带结构限制了石墨烯在光电领域的应用和发展。黑磷最大的特点是它有一个直接的带隙，随着层数的变化而变化，这正好解决了石墨烯的问题。

早在2014年，复旦大学的张团队就利用几层黑磷实现了高速场效应管的应用，从而开始了对黑磷的广泛研究。

黑磷的应用不仅限于光电领域，在生物医学领域也有优势。为此，与中国科学院深圳先进技术研究所研究员俞雪峰和香港城市大学教授朱合作，成功研制出一种新型的超小型黑磷量子点，并将其作为光热剂应用于肿瘤治疗。

(编者:胡彦明)