Ο κυματοδηγός που αποτελείται από δισουλφίδιο βολφραμίου αναπτύχθηκε από τους μηχανικούς του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο και είναι λεπτό μόνο τριών στρωμάτων ατόμων και είναι η πιο λεπτή οπτική συσκευή στον κόσμο! Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στις 12 ΑυγούστουΝανοτεχνολογία Φύσης.

Ο νέος κυματοδηγός είναι περίπου 6 angstrom (1 angstrom = 10^-10μέτρα), 10.000 φορές πιο λεπτή από μια τυπική ίνα και περίπου 500 φορές πιο λεπτό από μια οπτική συσκευή στο τσιπ σε ένα ολοκληρωμένο φωτονικό κύκλωμα. Αποτελείται από ένα ενιαίο στρώμα δισουλφιδίου βολφραμίου που αιωρείται σε ένα πλαίσιο πυριτίου (ένα στρώμα ατόμων βολφραμίου βρίσκεται ανάμεσα σε δύο άτομα θείου) και το μονό στρώμα σχηματίζει έναν φωτονικό κρύσταλλο από μια σειρά μοτίβων νανοπόρου.

Αυτός ο κρύσταλλος μονής στιβάδας είναι ειδικός στο ότι υποστηρίζει ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών που ονομάζονται εξιτόνια. Αντίθετα, ένα άλλο υλικό που έχει το ίδιο πάχος δεν έχει τόσο υψηλό δείκτη διάθλασης. Καθώς το φως ταξιδεύει μέσα από τον κρύσταλλο, συλλαμβάνεται εσωτερικά και οδηγείται κατά μήκος του επιπέδου με ολική εσωτερική ανάκλαση.

Τα κανάλια κυματοδηγού φωτός στο ορατό φάσμα είναι ένα άλλο ιδιαίτερο χαρακτηριστικό. Η κυματοδήγηση έχει αποδειχθεί στο παρελθόν με το γραφένιο, το οποίο είναι επίσης ατομικά λεπτό, αλλά σε υπέρυθρα μήκη κύματος. Η ομάδα επέδειξε για πρώτη φορά κυματοδήγηση στην ορατή περιοχή. Τρύπες νανομεγέθους χαραγμένες στον κρύσταλλο επιτρέπουν στο φως να διασκορπιστεί κάθετα στο επίπεδο, έτσι ώστε να μπορεί να παρατηρηθεί και να διερευνηθεί. Αυτή η σειρά οπών παράγει μια περιοδική δομή που κάνει τον κρύσταλλο να διπλασιάζεται και ως αντηχείο.

Αυτό το καθιστά επίσης το λεπτότερο οπτικό αντηχείο για ορατό φως που έχει ποτέ επιδειχθεί πειραματικά. Αυτό το σύστημα όχι μόνο ενισχύει συντονισμένα την αλληλεπίδραση φωτός-ύλης, αλλά χρησιμεύει επίσης ως συζευκτήρας πλέγματος δεύτερης τάξης για τη σύζευξη του φωτός στον οπτικό κυματοδηγό.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προηγμένες τεχνικές μικροκατασκευής και νανοκατασκευής για να δημιουργήσουν τον κυματοδηγό. Η δημιουργία της δομής ήταν ιδιαίτερα δύσκολη. Το υλικό είναι ατομικά λεπτό, επομένως οι ερευνητές επινοούν μια διαδικασία για να το αναρτήσουν σε ένα πλαίσιο πυριτίου και να το διαμορφώσουν με ακρίβεια χωρίς να το σπάσουν.

Ο κυματοδηγός δισουλφιδίου βολφραμίου είναι μια απόδειξη της ιδέας για την κλιμάκωση της οπτικής συσκευής σε μεγέθη που είναι τάξεις μεγέθους μικρότερα από τις σημερινές συσκευές. Θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη φωτονικών τσιπ υψηλότερης πυκνότητας και μεγαλύτερης χωρητικότητας.