近日，我院纳米能源中心光场调控研究小组在CuSe纳米悬浮液非线性研究中取得进展，相关成果发表在物理类Nature Index期刊《Applied Physics Letters》上，题为"Enhanced optical nonlinearity in suspensions of dual-resonance gold–copper chalcogenide core–shell nanoparticles"。

等离子体铜硫族化合物（Cu₂ₓE，其中E代表S、Se、Te）纳米粒子（NPs）在光热疗法与光声层析成像领域具有非凡潜力，这主要归功于它们在第二个近红外生物透明窗口内所展现的独特局部表面等离子体共振（LSPR）吸收特性。本研究中，研究小组成功合成了亲水性的Au@Cu₂ₓSe核壳纳米粒子，并配制了相应的极性悬浮液。当532nm或1064nm的激光束穿过Au@Cu₂ₓSe悬浮液时，研究小组观察到了由热效应非线性引发的显著负透镜现象，该现象随着纳米粒子浓度或激光功率的提升而愈发明显。同时，与纯Cu₂ₓSe悬浮液相比，Au@Cu₂ₓSe悬浮液中的负透镜效应更为突出。通过Z扫描测量，研究小组进一步发现，Au@Cu₂ₓSe的正非线性吸收系数相较于Cu₂ₓSe提高了20倍，这得益于核壳纳米粒子所展现的双LSPR吸收带，分别由Au核和Cu₂ₓSe壳的贡献形成。此外，在Au@Cu₂ₓSe核壳纳米粒子中，与近红外二区（NIR-II）LSPR波段相关的摩尔消光系数有所提升，这表明其吸收效率更高，与观察到的光学非线性传输行为一致。

总的来说，研究小组在水性等离子体Cu₂ₓSe纳米粒子悬浮液中观测到了显著的非线性光学效应，该效应可通过与另一种等离子体纳米粒子杂交来调控。这一发现进一步挖掘了等离子体铜硫族化合物纳米粒子在生物医学应用、非线性光学以及纳米能源领域的关键作用。

图1 Cu₂ₓSe悬浮液中的非线性传输及其物理机制

工作得到了中国国家自然科学基金（61504030、11604058）和广西自然科学基金（2020GXNSFAA297041、2020GXNSFAA238043、2024GXNSFAA010314）等项目资助。

论文作者：宁冬玲（硕士生），林新宇（本科生），任煜轩（通讯作者），梁毅（通讯作者），林涛（通讯作者）。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0225508