MXenes, ledande material som används ofta i många industrier, har nu ytterligare en lovande applikation:att hjälpa lasrar att avfyra extremt korta femtosekundspulser, som varar bara miljondelar av en miljarddels sekund. Fyndet, gjort av ett internationellt team av forskare, öppnar vägar för att utveckla avancerade femtosekundspulslasrar, som kan användas för precisionsögonkirurgi och materialbearbetning.

MXener är en klass av tvådimensionella material gjorda av övergångsmetaller - metallerna som upptar det centrala blocket av det periodiska systemet - kombinerat med kol och/eller kväve. Trots deras lovande prestanda i ett brett spektrum av applikationer, inklusive energilagring och gasavkänning, deras potentiella användning för ultrasnabb optik hade inte undersökts.

Forskare vid Korea Institute of Science and Technology (KIST) och University of Seoul i Korea, tillsammans med kollegor vid Drexel University i USA, testade en MXene gjord av titankarbonitrid för att tillverka en "lägeslåsande" enhet. Apparaten placerades i laserkaviteten och visade sig producera stabila laserpulser endast 600 femtosekunder (kvadrilliondelar av en sekund) långa.

Denna metalliska MXene-baserade enhet visade sig vara användbar för långvågiga mid-IR-lasrar, vilket är en mycket stark fördel för laserapplikationer.

Femtosekund långa laserpulser har många tillämpningar, som vid i-Lasik precisionsögonkirurgi, där små områden av vävnad måste förstöras på tillräckligt kort tid för att energin som används för detta ändamål inte kan diffundera till de omgivande vävnaderna och skada dem. Dessa laserpulser används också för att tillverka sensorer och enheter i mikrostorlek.

Forskningen kan användas för att utveckla strategier för tillverkning av mättbara absorberande material, som absorberar mindre ljus när dess intensitet ökar. Detta optiska fenomen är ett av flera som genereras som ett resultat av ett koncept som kallas olinjäritet. Icke-linjär optik har varit ett av de snabbast växande vetenskapliga områdena under de senaste decennierna. "Upptäckten av lovande olinjära optiska material kommer att spela en avgörande roll i utvecklingen av framtida optik och dess inverkan kan vara mycket betydande i både grundläggande aspekter och industriella tillämpningar, " skriver forskarna i sin studie publicerad i tidskriften Avancerade material .