有机半导体，因其独特的光电性能，尤其是在柔性化、大面积、低成本以及节能环保等方面的显著优势，被认为是引领信息科技的颠覆性创新技术、“未来柔性电子技术的核心材料”，已经在发光二极管、太阳能电池、晶体管和激光器等多个领域展现出广阔的应用前景。然而，现有的非线性光学技术通常需要巨大泵浦能量才能产生非线性光学效应。有机半导体自身光损伤风险较高，严重制约了其在非线性光学领域的应用。作为典型代表，受激拉曼散射因其特有的分子振动特征信号和灵活的光谱可调谐性，引领了拉曼激光器、相干拉曼散射显微成像、硅基集成光子学等前沿领域的发展。然而，分子振动产生的拉曼增益普遍较低，需要施加较高泵浦能量才能克服损耗并获取净光学增益。如何实现“低阈值、高增益”的拉曼激射，一直是全球科学家面临的难题。
南京邮电大学柔性电子全国重点实验室/化学与生命科学学院黄维院士、赖文勇教授团队与香港浸会大学谢国伟教授、新加坡国立大学刘小钢院士合作，在有机半导体非线性光学研究领域取得里程碑式进展。团队创新提出“光谱调谐增益诱导拉曼激射（STGI-SRS）”理论模型，揭示了分子振动与受激辐射共振匹配的核心机制，首次成功在有机半导体材料中实现拉曼信号的指数级放大和高效多阶拉曼激射，而且无需依赖复杂的光学微腔结构。该研究突破了传统非线性光学理论中“分子振动增益弱、依赖高能量泵浦”的瓶颈，为拓展有机半导体在拉曼激光等非线性光学领域的应用奠定了理论基础，更为发展柔性拉曼激光器、实现高精度传感检测等提供新思路新方法。
研究成果近期以“Giant nonlinear Raman responses from organic semiconductors”为题发表在国际顶级学术期刊Nature Materials（《自然·材料》；DOI: 10.1038/s41563-025-02196-9）。
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