The year 2019 marks the 10th anniversary of the first report of ultrafast fiber laser mode-locked by graphene. This result has had an important impact on ultrafast laser optics and continues to offer new horizons. Herein, we mainly review the linear and nonlinear photonic properties of two-dimensional (2D) materials, as well as their nonlinear applications in efficient passive mode-locking devices and ultrafast fiber lasers. Initial works and significant progress in this field, as well as new insights and challenges of 2D materials for ultrafast fiber lasers, are reviewed and analyzed.

Monolayer transition metal dichalcogenides have strong Coulomb-mediated many-body interactions. Theoretical studies have predicted the existence of numerous multi-particle excitonic states. Two-particle excitons and three-particle trions have been identified by their optical signatures. However, more complex states such as biexcitons have been elusive due to limited spectral quality of the optical emission. Here, we report direct evidence of two biexciton complexes in monolayer tungsten diselenide: the four-particle neutral biexciton and the five-particle negatively charged biexciton. We distinguish these states by power-dependent photoluminescence and demonstrate full electrical switching between them. We determine the band states of the elementary particles comprising the biexcitons through magneto-optical spectroscopy. We also resolve a splitting of 2.5 meV for the neutral biexciton, which we attribute to the fine structure, providing reference for subsequent studies. Our results unveil the nature of multi-exciton complexes in transitionmetal dichalcogenides and offer direct routes towards deterministic control in many-body quantum phenomena.

Abstract Janus crystals represent an exciting class of 2D materials with different atomic species on their upper and lower facets. Theories have predicted that this symmetry breaking induces an electric field and leads to a wealth of novel properties, such as large Rashba spin–orbit coupling and formation of strongly correlated electronic states. Monolayer MoSSe Janus crystals have been synthesized by two methods, via controlled sulfurization of monolayer MoSe 2 and via plasma stripping followed thermal annealing of MoS 2 . However, the high processing temperatures prevent growth of other Janus materials and their heterostructures. Here, a room‐temperature technique for the synthesis of a variety of Janus monolayers with high structural and optical quality is reported. This process involves low‐energy reactive radical precursors, which enables selective removal and replacement of the uppermost chalcogen layer, thus transforming classical transition metal dichalcogenides into a Janus structure. The resulting materials show clear mixed character for their excitonic transitions, and more importantly, the presented room‐temperature method enables the demonstration of first vertical and lateral heterojunctions of 2D Janus TMDs. The results present significant and pioneering advances in the synthesis of new classes of 2D materials, and pave the way for the creation of heterostructures from 2D Janus layers.

A UV-NIR metamaterial absorber (MMA) based on a two-dimensional titanium grating that is sensitive to polarization is proposed. The absorber is composed of a two-dimensional titanium grating shaped as a four-edge platform, a one-dimensional SiO2 grating, and an Au substrate. When the incident light is polarized in the X direction, the absorber achieves ultra-broadband absorption of 95.72 % in the range of 300–2400 nm. When the incident light is polarized in the Y direction, the absorber exhibits near-perfect ultra-narrowband absorption at 351 nm, and the Q factor and the sensitivity (S) of the narrowband absorption are 38.14 and 123.21 nm/RIU, respectively. The absorber also achieves polarization angle selective absorption at 400–2400 nm with an average extinction ratio of 25.73. Both the impedance matching theory and the energy distribution of the electromagnetic field explain the polarization-sensitive MMA well. The proposed absorber is resistant to changes in incidence angle and may be useful in polarization imaging, photoelectric detection, and optical sensors.

Abstract The electrophysical impact on metals introduces a novel optimization avenue for roll forming. This study explores the influence of different electric pulse parameters (peak current and frequency) on the roll forming behavior of DP780 high-strength steel. Through electric pulse-assisted tensile, bending, and roll forming experiments, coupled with microstructure and fracture morphology analyses, the study comprehensively assesses the impact of electric pulses on the mechanical properties and springback mechanism of DP780 sheets. Results indicate that electric pulses reduce deformation resistance and enhance the plasticity of DP780 sheets by repairing defects, promoting dislocation slip, and changing the fracture form of the material. Moreover, electric pulses effectively inhibit springback in roll forming, particularly at larger bending angles and under specific E-pulsing parameters. This is attributed to the promotion of residual stress release by electric pulses, leading to a reduction in springback. In conclusion, electric pulse assistance optimizes the roll forming process of DP780 high-strength steel, evidenced by decreased deformation resistance, improved material plasticity, and effective suppression of springback. These findings open up a new optimization pathway for sheet metal forming.

8525 Background: Immunotherapy has profoundly changed the treatment landscape for lung cancer (LC) due to its tolerable safety profile and longer sustained therapeutic response. However, only about 20% of patients with locally advanced and metastatic disease can derive long-term clinical benefit from ICIs. Previous studies have suggested that the microbiome is involved in the development of LC in some way. We aimed to use the gut microbiome (GM) to model the benefit of immunotherapy and to mine the biomarkers with a global impact on immune response. Methods: We performed human gut metagenomic analysis on the responder patients and non-responder patients with immunotherapy. A total of 296 fecal samples, including baseline samples (71 responders, 98 non-responders and 72 healthy controls), and 55 samples during treatment were enrolled in our study, the taxonomic and functional features of these samples also were excavated. A machine-learning model was developed to identify responders and non-responders. At the same time, we also explored the influence of antibiotic use on the above results. Results: Specific species, Bacteroides caccae and Bacteroides uniformis, were positively correlated with responders. In non-responders, Prevotella copri was the main enrichment species. The α diversity of microbiota in responding patients was significantly higher than that in non-responding groups, and antibiotic use increased this trend. There was no significant difference in β diversity between the two groups, but LEFSE analysis also could obtain biomarkers of biological significance between the two groups. We used the biomarkers from the above analysis to construct a random forest model, and the area under the receiver operating characteristic curve (AUC) (species level: 82.10%; genus level: 79.4%). In addition, our studies suggested that metabolism such as amino acid metabolism, valine, leucine might be important in regulating the immunotherapy response that warrants further investigation. Conclusions: Overall, our study explored the relationship between microbial composition and immunotherapy efficacy in LC patients and mined relevant markers, and further research is needed to investigate the mechanisms of action of these key strains in influencing immunotherapy in the future.

Abstract Electron beam fluorescence technology is an advanced non-contact measurement in rarefied flow fields, the fluorescence signal intensity is positively correlated with the electron beam current. The ion bombardment secondary emission electron gun is suitable for the technology. To enhance the beam current, COMSOL simulations and analyses were con-ducted to examine plasma density distribution in the discharge chamber under the effects of various conditions and the electric field distribution between the cathode and the spacer gap. The anode shape and discharge pressure conditions were optimized to increase plasma density. Additionally, an improved spacer structure was designed with the dual purpose of enhancing the electric field distribution between the cathode-spacer gap and improving vacuum dif-ferential effects. This design modification aims to increase the pass rate of secondary elec-trons. Both simulation and experimental results demonstrated that the performance of the optimized electron gun was effectively enhanced. When the electrode voltage remains con-stant and the discharge gas pressure is adjusted to around 8 Pa, the maximum beam current was increased from 0.9mA to 1.6 mA.

A monochromatic parallel X-ray beam is essential for some X-ray applications and a multilayer on a parabolic cylinder substrate is a good choice to obtain it. In this work, an HfO2/Al2O3 multilayer with a period of 3.80 nm and a bilayer number of 60 is grown on a smooth, flat Si substrate via atomic layer deposition for a monochromatizing Cu kα 0.154 nm X-ray and the first-order peak of the X-ray reflectivity is about 45%. The multilayer-coated Si substrate is then glued on a pre-made stainless steel body with a designed parabolic cylinder profile to convert divergent X-rays from a laboratory X-ray source into a parallel beam. The surface profiles before and after gluing Si on the stainless steel body are almost the same and basically consistent with the designed one. The results show that a monochromatic parallel X-ray (0.154 nm) beam can be acquired by an HfO2/Al2O3 multilayer on a parabolic cylinder substrate and the divergence angle of the reflected beam is 0.67 mrad.