Ti3AlC2 MAX and Ti3C2 MXene Quantum Sheets for Record-High Optical Nonlinearity

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作者
Zhexue Chen,Xinyu Sui,Yueqi Li,Xinfeng Liu,Yong Zhang
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:13 (17): 3929-3936 被引量:10
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.2c00711
摘要

Two-dimensional (2D) transition-metal carbides (MXenes) have attracted great interest owing to their unique structures and superior properties compared to those of traditional 2D materials. The transformation of 2D MXenes into sub-5-nm quantum sheets (QSs) is urgently required but rarely reported. Herein, the Ti3AlC2 MAX and Ti3C2 MXene QSs with monolayer structures and sub-5-nm lateral sizes are demonstrated. Exceptionally high yields (>15 wt %) are obtained through an all-physical top-down method. The QS dispersions present unique photoluminescence, and the QSs-poly(methyl methacrylate) (PMMA) hybrid thin films demonstrate remarkable nonlinear saturation absorption (NSA). Absolute modulation depths of 30.6 and 49.9% and saturation intensities of 1.16 and 1.25 MW cm-2 (i.e., 116 and 125 nJ cm-2) are achieved for Ti3AlC2 QSs and Ti3C2 QSs, respectively. Such record-high NSA performances of MXene QSs would boost the application of MAX/MXene materials in nonlinear optics.
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