A guía de ondas composta por disulfuro de tungsteno foi desenvolvida polos enxeñeiros da Universidade de California en San Diego e ten só tres capas de átomos delgadas e é o dispositivo óptico máis fino do mundo. Os investigadores publicaron os seus descubrimentos o 12 de agostoNatureza Nanotecnoloxía.

A nova guía de ondas ten uns 6 angstroms (1 angstrom = 10^-10metros), 10.000 veces máis delgada que unha fibra típica e unhas 500 veces máis delgada que un dispositivo óptico integrado nun circuíto fotónico integrado. Consiste nunha única capa de disulfuro de wolframio suspendida nun marco de silicio (unha capa de átomos de wolframio está encaixada entre dous átomos de xofre), e a única capa forma un cristal fotónico a partir dunha serie de patróns de nanoporos.

Este cristal dunha soa capa é especial xa que admite pares electróns-buraco chamados excitóns, a temperatura ambiente, estes excitóns xeran unha forte resposta óptica de tal xeito que o índice de refracción do cristal é aproximadamente catro veces o índice de refracción do aire ao redor da súa superficie. En cambio, outro material que teña o mesmo grosor non ten un índice de refracción tan alto. A medida que a luz atravesa o cristal, é captada internamente e conducida ao longo do plano mediante a reflexión interna total.

A guía de ondas canaliza a luz no espectro visible é outra característica especial. A guía de ondas demostrouse anteriormente co grafeno, que tamén é atómicamente delgado, pero en lonxitudes de onda infravermellas. O equipo demostrou por primeira vez unha guía de ondas na rexión visible. Os buratos de tamaño nanométrico gravados no cristal permiten que a luz se disperse perpendicularmente ao plano para que poida ser observada e sondada. Esta matriz de buratos produce unha estrutura periódica que fai que o cristal se dobre tamén como resonador.

Isto tamén o converte no resonador óptico máis fino para a luz visible que se demostrou experimentalmente. Este sistema non só mellora de forma resonante a interacción luz-materia, senón que tamén serve como un acoplador de reixa de segunda orde para acoplar a luz á guía de ondas óptica.

Os investigadores utilizaron técnicas avanzadas de micro e nanofabricación para crear a guía de ondas. Crear a estrutura foi especialmente difícil. O material é atómicamente fino, polo que os investigadores idean un proceso para suspendelo nun marco de silicio e modelalo con precisión sen rompelo.

A guía de ondas de disulfuro de wolframio é unha proba de concepto para reducir o dispositivo óptico a tamaños que son ordes de magnitude máis pequenos que os dispositivos actuais. Podería levar ao desenvolvemento de chips fotónicos de maior densidade e capacidade.