近年来，MXene作为一种新型二维材料，在储能、催化、传感、生物医学等领域得到了广泛的应用，而基于MXene作可饱和吸收体在超快光子学中的应用也受到了人们的广泛关注。MXene具有高电导率、宽的非线性响应、带隙可调等优点，为超快脉冲激光器中可饱和吸收体材料的选择提供了新的思路，促进了新型超快脉冲激光器的发展，进而有利于其更好的应用于生物医学成像、治疗等领域。MXene的制备方法和光学性质对其在激光器中应用的影响也是研究者们关注的重点。因此，文章作者在前期工作的基础上，研究了MXene材料的制备方法和光学特性，进一步对其作为可饱和吸收体在超快脉冲激光器中的应用进行了详细的总结和对比，并对MXene未来的发展方向进行了展望。
图1 MXene的制备、光学特性及超快光子学应用
MXene是一种新型的过渡金属碳/氮/碳氮化物材料，通式为Mn+1XnTx，其中M为早期过渡金属、X为C和/或N、T为表面末端（OH、O或F），n = 1, 2或3。文章首先总结了两种常用的制备MXene的方法，即酸刻蚀和化学气相沉积法，并对现有制备方法的存储稳定性和面临的挑战进行了讨论。其次，对MXene的等离子体特性、光探测、光热效应、超快动力学四种特性，以及分别对应的工作机制和相关应用进行了介绍。随后，文章综述了基于MXene的激光器在不同波段产生超快脉冲的应用，并详细总结和讨论了超快脉冲激光器中的关键参数。
最后，对MXene未来的发展方向进行了展望，包括，为满足科学和生产过程中的不同需求，应尝试更多高效安全且对MXene无损伤的制备方法，如在刻蚀制备MXene过程中选用氟氢化物做刻蚀剂；Ti3C2Tx是目前最常用的MXene材料，但在拥有几十种材料的庞大MXene家族中，仍有更多具有优异性能的材料值得我们去发掘；MXene已被应用于1-3微米波段的超快脉冲激光器中，但其在更远的中红外波段的应用仍亟待探索；此外，研究MXene在光调制、电磁干扰屏蔽等领域的应用也具有重要意义。
图2 Small期刊封面
该研究成果在Wiley旗下的国际权威期刊Small（IF：11.459）上发表为封面论文（Inside Back Cover），标题为MXenes: Synthesis, Optical Properties, and Applications in Ultrafast Photonics（Small 2021, 17, 2006054）。第一作者为北航医工交叉创新研究院大数据精准医疗高精尖创新中心“医工百人”博士生导师付博，通讯作者为北航生物医学工程高精尖创新中心李介博副研究员和深圳大学张晗教授，第一通讯单位为北航大数据精准医疗高精尖创新中心。该研究成果发表后，受到了学术界及公众的广泛关注，被二维材料前沿特别报道。
相关工作受到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金和国家重点研发计划支持。
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