自从 1960 年世界上第一台激光器——红宝石激光器——发明以来，人类控制光的愿望已经扩展到各个行业，包括电信、医学、GPS、光学传感器和光学计算机。最近，POSTECH 的一个研究团队通过识别由二维材料组成的异质双层中发生的非线性光学现象，更接近其控制光的目标。
非线性光学现象是指光的发生当光输入强度加倍时，其强度不会加倍，其中产生的输出与原始输入具有不同的频率。如果您将电子和原子核视为弹簧连接的振荡器，则很容易理解这种现象。当弹簧以恒定周期移动时，电子和原子核的振荡会产生光。如果弹簧拉力小，则只形成与所施加外力相同频率的光，而当施加强大的力时，则产生多个频率的光。其中，具有两倍输入频率的光被称为“二次谐波生成”(SHG)光。二次谐波现象可以发生在非点对称的物质中，2 ) 和二硫化钨 (WS 2 )。
POSTECH化学系硕士/博士综合项目的Sunmin Ryu教授和Wontaek Kim教授领导的研究小组指出，异质双层材料(MoS 2 /WS 2)产生的二次谐波无法解释为现有模型，并确认这是由不同相位的 SHG 干扰引起的。该团队通过显示椭圆偏振 SHG 光的异质层偏振光谱结果预测了 SHG 的相位差。通过二次谐波干涉仪直接测量的相位差与偏振光谱获得的结果在定量上一致，证明了他们的假设。此外，DFT 计算能够支持这些结果。
迄今为止，对二维材料的倍频效应研究大多仅限于它们的强度，但这是第一次测量倍频相位，结果表明两种材料之间的倍频相位存在差异。研究显示了控制 SHG 相位的可能性。
“传统研究偏向于使用 SHG 强度识别二维晶体样品的取向并通过外部刺激来控制它，”领导这项研究的 Sunmin Ryu 教授说。他补充说：“这项研究不仅拓宽了我们对二维材料非线性光学现象的理解，而且为非线性光谱控制方法开辟了新的可能性。” 他总结道：“通过使用二维材料产生具有两倍振动频率和受控相位的新光子，预计研究结果将对非线性光学现象的控制做出巨大贡献。”