MXenes, matériaux conducteurs largement utilisés dans de nombreuses industries, ont maintenant une autre application prometteuse :aider les lasers à tirer des impulsions femtosecondes extrêmement courtes, qui ne durent que des millionièmes de milliardième de seconde. La découverte, réalisé par une équipe internationale de chercheurs, ouvre des perspectives pour le développement de lasers à impulsions femtosecondes avancés, qui peut être utilisé pour la chirurgie oculaire de précision et le traitement des matériaux.

Les MXènes sont une classe de matériaux bidimensionnels constitués de métaux de transition - les métaux occupant le bloc central du tableau périodique - combinés avec du carbone et/ou de l'azote. Malgré leurs performances prometteuses dans un large éventail d'applications, y compris le stockage d'énergie et la détection de gaz, leur utilisation potentielle pour l'optique ultrarapide n'avait pas été explorée.

Chercheurs du Korea Institute of Science and Technology (KIST) et de l'Université de Séoul en Corée, avec des collègues de l'Université Drexel aux États-Unis, testé un MXene en carbonitrure de titane pour fabriquer un dispositif de « verrouillage de mode ». L'appareil a été placé dans la cavité laser et s'est avéré produire des impulsions laser stables de seulement 600 femtosecondes (quadrillionièmes de seconde) de long.

Ce dispositif à base de MXene métallique s'est avéré applicable aux lasers infrarouges à longue longueur d'onde, ce qui est un très fort avantage pour les applications laser.

Les impulsions laser d'une durée de femtoseconde ont de nombreuses applications, comme dans la chirurgie oculaire de précision i-Lasik, dans lequel de minuscules zones de tissus doivent être détruites dans un délai suffisamment court pour que l'énergie utilisée à cette fin ne puisse pas se diffuser vers les tissus environnants et les endommager. Ces impulsions laser sont également utilisées pour fabriquer des capteurs et des dispositifs de petite taille.

La recherche peut être utilisée pour développer des stratégies de fabrication de matériaux absorbants saturables, qui absorbent moins de lumière à mesure que son intensité augmente. Ce phénomène optique est l'un des nombreux générés à la suite d'un concept appelé non-linéarité. L'optique non linéaire a été l'un des domaines scientifiques à la croissance la plus rapide au cours des dernières décennies. « La découverte de matériaux optiques non linéaires prometteurs jouera un rôle central dans l'évolution de l'optique future et son impact peut être très important tant dans les aspects fondamentaux que dans les applications industrielles, " écrivent les chercheurs dans leur étude publiée dans la revue Matériaux avancés .