MXenen, geleidende materialen die veel worden gebruikt in veel industrieën, hebben nu nog een veelbelovende toepassing:lasers helpen om extreem korte femtoseconde-pulsen af ​​te vuren, die slechts een miljoenste van een miljardste van een seconde duren. de bevinding, gemaakt door een internationaal team van onderzoekers, opent mogelijkheden voor de ontwikkeling van geavanceerde femtoseconde pulslasers, die kan worden gebruikt voor precisie-oogchirurgie en materiaalverwerking.

MXenen zijn een klasse van tweedimensionale materialen gemaakt van overgangsmetalen - de metalen die het centrale blok van het periodiek systeem bezetten - gecombineerd met koolstof en/of stikstof. Ondanks hun veelbelovende prestaties in een breed scala aan toepassingen, inclusief energieopslag en gasdetectie, hun potentiële gebruik voor ultrasnelle optica was niet onderzocht.

Onderzoekers van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) en de University of Seoul in Korea, samen met collega's van de Drexel University in de VS, testte een MXene gemaakt van titaniumcarbonitride om een ​​'mode-locking'-apparaat te fabriceren. Het apparaat werd in de laserholte geplaatst en bleek stabiele laserpulsen te produceren die slechts 600 femtoseconden (quadrillionste van een seconde) lang waren.

Dit op metalen MXene gebaseerde apparaat bleek geschikt te zijn voor mid-IR-lasers met lange golflengte, wat een zeer sterk voordeel is voor lasertoepassingen.

Femtoseconde-lange laserpulsen hebben veel toepassingen, zoals bij i-Lasik precisie oogchirurgie, waarin kleine weefselgebieden moeten worden vernietigd in een tijd die zo kort is dat de energie die voor dit doel wordt gebruikt, niet naar de omliggende weefsels kan diffunderen en deze kan beschadigen. Deze laserpulsen worden ook gebruikt om microsensoren en apparaten te fabriceren.

Het onderzoek kan worden gebruikt om strategieën te ontwikkelen voor het vervaardigen van verzadigbare absorberende materialen, die minder licht absorberen naarmate de intensiteit toeneemt. Dit optische fenomeen is een van de vele die worden gegenereerd als gevolg van een concept dat niet-lineariteit wordt genoemd. Niet-lineaire optica is de afgelopen decennia een van de snelst groeiende wetenschappelijke gebieden geweest. "De ontdekking van veelbelovende niet-lineaire optische materialen zal een cruciale rol spelen in de evolutie van toekomstige optica en de impact ervan kan zeer belangrijk zijn in zowel fundamentele aspecten als industriële toepassingen, " schrijven de onderzoekers in hun studie gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen .