La guia d'ones composta per disulfur de tungstè ha estat desenvolupada pels enginyers de la Universitat de Califòrnia a San Diego i només té tres capes d'àtoms primes i és el dispositiu òptic més prim del món! Els investigadors van publicar les seves conclusions el 12 d'agost aNanotecnologia de la natura.

La nova guia d'ones té uns 6 angströms (1 angström = 10^-10metres), 10.000 vegades més prima que una fibra típica i unes 500 vegades més prima que un dispositiu òptic en xip en un circuit fotònic integrat. Consisteix en una sola capa de disulfur de tungstè suspès en un marc de silici (una capa d'àtoms de tungstè està entre dos àtoms de sofre) i la capa única forma un cristall fotònic a partir d'una sèrie de patrons de nanopors.

Aquest cristall d'una sola capa és especial perquè admet parells d'electrons-forat anomenats excitons, a temperatura ambient, aquests excitons generen una forta resposta òptica de manera que l'índex de refracció del cristall és aproximadament quatre vegades l'índex de refracció de l'aire al voltant de la seva superfície. En canvi, un altre material amb el mateix gruix no té un índex de refracció tan alt. A mesura que la llum viatja a través del cristall, és capturada internament i conduïda al llarg del pla mitjançant una reflexió interna total.

La guia d'ones canalitza la llum a l'espectre visible és una altra característica especial. La guia d'ones s'ha demostrat anteriorment amb el grafè, que també és atòmicament prim, però a longituds d'ona infraroja. L'equip va demostrar per primera vegada la guia d'ones a la regió visible. Els forats nanomètrics gravats al cristall permeten que una mica de llum es dispersi perpendicularment al pla perquè es pugui observar i sondar. Aquesta matriu de forats produeix una estructura periòdica que fa que el cristall també dobli com a ressonador.

Això també el converteix en el ressonador òptic més prim per a la llum visible que s'hagi demostrat experimentalment. Aquest sistema no només millora de manera ressonant la interacció llum-matèria, sinó que també serveix com a acoblador de reixeta de segon ordre per acoblar la llum a la guia d'ones òptica.

Els investigadors van utilitzar tècniques avançades de micro i nanofabricació per crear la guia d'ones. Crear l'estructura va ser especialment difícil. El material és atòmicament prim, de manera que els investigadors elaboren un procés per suspendre-lo en un marc de silici i modelar-lo amb precisió sense trencar-lo.

La guia d'ona de disulfur de tungstè és una prova de concepte per reduir el dispositiu òptic a mides que són ordres de magnitud més petites que els dispositius actuals. Podria conduir al desenvolupament de xips fotònics de major densitat i capacitat.