Вълноводът, съставен от волфрамов дисулфид, е разработен от инженерите от Калифорнийския университет в Сан Диего и е тънък само с три слоя атоми и е най-тънкото оптично устройство в света! Изследователите публикуваха откритията си на 12 август вПриродни нанотехнологии.

Новият вълновод е около 6 ангстрьома (1 ангстрьом = 10^-10метра), 10 000 пъти по-тънък от типично влакно и около 500 пъти по-тънък от оптично устройство в чип в интегрална фотонна верига. Състои се от един слой волфрамов дисулфид, суспендиран върху силиконова рамка (слой от волфрамови атоми е поставен между два серни атома), а единичният слой образува фотонен кристал от серия от модели на нанопори.

Този еднослоен кристал е специален с това, че поддържа двойки електрон-дупка, наречени екситони, при стайна температура тези екситони генерират силен оптичен отговор, така че индексът на пречупване на кристала е приблизително четири пъти индекса на пречупване на въздуха около повърхността му. Обратно, друг материал със същата дебелина няма толкова висок индекс на пречупване. Докато светлината преминава през кристала, тя се улавя вътрешно и се провежда по равнината чрез пълно вътрешно отражение.

Вълноводните канали за светлина във видимия спектър са друга специална характеристика. Вълноводството преди това беше демонстрирано с графен, който също е атомно тънък, но при инфрачервени дължини на вълната. Екипът демонстрира за първи път вълноводство във видимата област. Наноразмерни отвори, гравирани в кристала, позволяват малко светлина да се разпръсне перпендикулярно на равнината, така че да може да се наблюдава и изследва. Този набор от дупки създава периодична структура, която прави кристала двоен и като резонатор.

Това също го прави най-тънкият оптичен резонатор за видима светлина, който някога е бил демонстриран експериментално. Тази система не само резонансно подобрява взаимодействието светлина-материя, но също така служи като решетъчен съединител от втори ред за свързване на светлината към оптичния вълновод.

Изследователите са използвали усъвършенствани микро- и нанофабрикационни техники, за да създадат вълновода. Създаването на структурата беше особено предизвикателно. Материалът е атомно тънък, така че изследователите измислят процес, за да го окачат върху силиконова рамка и да го моделират прецизно, без да го счупят.

Волфрамовият дисулфиден вълновод е доказателство за концепцията за намаляване на мащаба на оптичното устройство до размери, които са с порядъци по-малки от днешните устройства. Това може да доведе до разработването на фотонни чипове с по-висока плътност и по-висок капацитет.