موجبر متشکل از تنگستن دی سولفید نازک ترین دستگاه نوری است

موجبر ساخته شده توسط تنگستن دی سولفید توسط مهندسان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو ساخته شده است و تنها سه لایه از اتم نازک است و نازک ترین دستگاه نوری در جهان است! محققان یافته‌های خود را در 12 آگوست منتشر کردندنانوتکنولوژی طبیعت.

موجبر جدید، حدود 6 آنگستروم است (1 آنگستروم = 10-10متر)، 10000 برابر نازک‌تر از یک فیبر معمولی و حدود 500 برابر نازک‌تر از یک دستگاه نوری روی تراشه در یک مدار فوتونیک یکپارچه. این شامل یک لایه منفرد از دی سولفید تنگستن است که روی یک قاب سیلیکونی معلق است (لایه ای از اتم های تنگستن بین دو اتم گوگرد قرار گرفته است) و تک لایه یک بلور فوتونی را از یک سری الگوهای نانوحفره تشکیل می دهد.

این کریستال تک لایه از این جهت خاص است که از جفت الکترون-حفره به نام اکسیتون پشتیبانی می کند، در دمای اتاق، این اکسیتون ها یک پاسخ نوری قوی ایجاد می کنند به طوری که ضریب شکست کریستال تقریباً چهار برابر ضریب شکست هوا در اطراف سطح آن است. در مقابل، ماده دیگری که ضخامت یکسانی دارد، ضریب شکست آنچنانی ندارد. همانطور که نور از کریستال عبور می کند، به صورت درونی جذب می شود و با بازتاب کامل درونی در طول صفحه هدایت می شود.

کانال های موجبر نور در طیف مرئی یکی دیگر از ویژگی های خاص است. هدایت موج قبلاً با گرافن نشان داده شده بود که از نظر اتمی نیز نازک است، اما در طول موج های مادون قرمز. این تیم برای اولین بار هدایت موج را در ناحیه مرئی نشان داد. سوراخ‌هایی با اندازه نانو که در کریستال حک شده‌اند، اجازه می‌دهند مقداری نور به صورت عمود بر صفحه پخش شود تا بتوان آن را مشاهده و کاوش کرد. این آرایه از سوراخ ها ساختار تناوبی ایجاد می کند که باعث می شود کریستال به عنوان یک تشدید کننده نیز دو برابر شود.

این همچنین آن را به نازک‌ترین تشدیدگر نوری برای نور مرئی تبدیل می‌کند که تاکنون به صورت تجربی نشان داده شده است. این سیستم نه تنها به صورت رزونانسی برهمکنش نور-ماده را افزایش می دهد، بلکه به عنوان یک جفت گریتینگ درجه دوم برای اتصال نور به موجبر نوری عمل می کند.

محققان از تکنیک های پیشرفته میکرو و نانوساخت برای ایجاد موجبر استفاده کردند. ایجاد ساختار به ویژه چالش برانگیز بود. این ماده از نظر اتمی نازک است، بنابراین محققان فرآیندی را ابداع می‌کنند تا آن را روی یک قاب سیلیکونی آویزان کنند و بدون شکستن آن را دقیقاً الگوبرداری کنند.

موجبر دی سولفید تنگستن اثبات مفهومی برای کوچک کردن دستگاه نوری به اندازه‌هایی است که مرتبه‌ای کوچک‌تر از دستگاه‌های امروزی هستند. این می تواند منجر به توسعه تراشه های فوتونی با چگالی بالاتر و ظرفیت بالاتر شود.


زمان ارسال: 15 اوت 2019