與單光子抽運(yùn)激光相比，多光子抽運(yùn)激光的激發(fā)波長(zhǎng)位于長(zhǎng)波波段，對(duì)生物組織的穿透性強(qiáng)、光學(xué)損傷小、空間選擇性高。具有高偏振度的多光子抽運(yùn)激光由于兼具偏振光和多光子抽運(yùn)激光的優(yōu)勢(shì)因而在醫(yī)學(xué)成像、光動(dòng)力學(xué)治療等生物光子學(xué)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。然而，由于現(xiàn)有激光增益材料難以同時(shí)滿足大的多光子吸收截面和激射效率以及高度一致的取向性等要求，目前仍無法獲得高偏振度的多光子抽運(yùn)激光。
最近，浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的錢國(guó)棟教授課題組和中科院福建物構(gòu)所陳學(xué)元教授課題組合作，創(chuàng)新性地提出在金屬-有機(jī)框架材料的孔道中有序組裝有機(jī)激光染料來獲得高偏振度多光子抽運(yùn)微腔激光的設(shè)計(jì)思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature Communications [7, 11087 (2016)]上。
該課題組采用鋅離子與多齒有機(jī)配體7-(4-羧基苯基)-3-羧基-喹啉配位合成了具有一維孔道的金屬-有機(jī)框架材料ZJU-68，并利用孔道的限域作用原位組裝且高度取向的有機(jī)激光染料分子，使其量子效率從溶液狀態(tài)的0.45%大幅提高到24.28%，同時(shí)利用框架材料單晶的天然晶面作為諧振腔的反射鏡面，在國(guó)際上首次獲得了高偏振度(大于99.9%)的三光子抽運(yùn)激光，其品質(zhì)因子Q值高達(dá)1700。這一研究思路為新型多光子抽運(yùn)偏振微腔激光材料和器件的設(shè)計(jì)制備提供了新的途徑和方法。
DMASM分子在金屬-有機(jī)框架材料ZJU-68中的原位組裝及其三光子抽運(yùn)偏振激射性能