雙光子泵浦微腔激光在光信息存儲(chǔ)、光學(xué)上轉(zhuǎn)換、三維微加工和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注。目前文獻(xiàn)已報(bào)道的微納結(jié)構(gòu)雙光子泵浦激光介質(zhì)研究較少，僅有的幾例也只局限在有機(jī)材料，但有機(jī)分子在固體狀態(tài)下的量子產(chǎn)率低，光化學(xué)穩(wěn)定性不高，極大阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。
針對(duì)上述問題，材料系硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室錢國(guó)棟教授課題組創(chuàng)新性地提出采用離子交換的方法，將有機(jī)激光染料分子組裝入金屬-有機(jī)框架材料（metal-organic frameworks, MOFs）的一維孔道中，制備微米尺度的雙光子泵浦激光介質(zhì)的思路，實(shí)現(xiàn)了雙光子泵浦微腔的室溫激射。他們通過離子交換的方法將具有較大雙光子吸收截面的有機(jī)染料4-(p-二甲氨基苯乙烯)-1-甲基吡啶（DMASM）有序組裝到具有晶態(tài)結(jié)構(gòu)的框架材料bio-MOF-1的一維孔道中，利用框架材料的孔道對(duì)染料分子的有序隔離與約束作用，使復(fù)合體系中染料的熒光量子效率從溶液狀態(tài)下的0.45%大幅提高到25.87%。同時(shí)，巧妙利用框架材料bio-MOF-1的兩個(gè)平行晶面構(gòu)成微米尺度的Fabry-Pérot諧振腔，在室溫下實(shí)現(xiàn)了雙光子泵浦的激射，激光諧振腔的品質(zhì)因子Q值最大可達(dá)1500。這一研究成果為新型微納光子學(xué)材料和器件的設(shè)計(jì)與制備提供了新的思路。
上述成果于10月30日在線發(fā)表于Nature子刊《自然－通訊》（Confinement of pyridinium hemicyanine dye within an anionic metal-organic framework for two-photon-pumped lasing，Nature Communications，4:2719，DOI: 10.1038/ncomms3719），論文通訊作者為錢國(guó)棟教授和陳邦林教授，博士生郁建燦和課題組青年教師崔元靖副教授為共同第一作者。上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金、浙江大學(xué)唐仲英傳感材料及應(yīng)用研究中心等的資助。
