Kalifornian San Diegon yliopiston insinöörit ovat kehittäneet volframidisulfidista koostuvan aaltoputken, joka on vain kolme atomikerrosta ohutta ja on maailman ohuin optinen laite! Tutkijat julkaisivat havaintonsa 12. elokuutaLuonnon nanoteknologia.

Uusi aaltoputki on noin 6 angströmiä (1 angströmi = 10^-10metriä), 10 000 kertaa ohuempi kuin tyypillinen kuitu ja noin 500 kertaa ohuempi kuin integroidussa fotonipiirissä oleva optinen laite. Se koostuu yhdestä kerroksesta volframidisulfidia, joka on ripustettu piikehykseen (volframiatomien kerros on kerrostettu kahden rikkiatomin välissä), ja yksikerroksinen muodostaa fotonikiteen sarjasta nanohuokoskuvioita.

Tämä yksikerroksinen kide on erityinen siinä mielessä, että se tukee elektroni-reikäpareja, joita kutsutaan eksitoneiksi, huoneenlämpötilassa nämä eksitonit tuottavat voimakkaan optisen vasteen siten, että kiteen taitekerroin on noin neljä kertaa ilman taitekerroin sen pinnalla. Sitä vastoin toisella materiaalilla, jolla on sama paksuus, ei ole niin suurta taitekerrointa. Kun valo kulkee kiteen läpi, se vangitaan sisäisesti ja johdetaan tasoa pitkin täydellisen sisäisen heijastuksen avulla.

Aaltoputkikanavat valon näkyvässä spektrissä on toinen erikoisominaisuus. Aallonohjausta on aiemmin osoitettu grafeenilla, joka on myös atomisesti ohutta, mutta infrapuna-aallonpituuksilla. Ryhmä esitteli ensimmäistä kertaa aaltoohjausta näkyvällä alueella. Kiteen kaiverretut nanosoidut reiät sallivat jonkin valon sironnan kohtisuoraan tasoon nähden, jotta sitä voidaan tarkkailla ja tutkia. Tämä reikäjoukko tuottaa jaksollisen rakenteen, joka tekee kiteen kaksinkertaiseksi myös resonaattorina.

Tämä tekee siitä myös ohuimman näkyvän valon optisen resonaattorin, joka on koskaan osoitettu kokeellisesti. Tämä järjestelmä ei vain paranna valon ja aineen vuorovaikutusta, vaan toimii myös toisen asteen hilakytkimenä valon kytkemiseksi optiseen aaltoputkeen.

Tutkijat käyttivät kehittyneitä mikro- ja nanovalmistustekniikoita aaltoputken luomiseen. Rakenteen luominen oli erityisen haastavaa. Materiaali on atomin ohutta, joten tutkijat suunnittelevat prosessin ripustaakseen sen piikehykseen ja muotoilemaan sen tarkasti rikkomatta sitä.

Volframidisulfidiaaltoputki on osoitus konseptista optisen laitteen pienentämiseksi kokoon, joka on suuruusluokkaa pienempiä kuin nykyiset laitteet. Se voisi johtaa korkeamman tiheyden ja suuremman kapasiteetin fotonisirujen kehittämiseen.