Valovod sastavljen od volframovog disulfida razvili su inženjeri kalifornijskog sveučilišta San Diego i tanak je samo tri sloja atoma i najtanji je optički uređaj na svijetu! Istraživači su svoja otkrića objavili 12. kolovoza uNanotehnologija prirode.

Novi valovod je oko 6 angstrema (1 angstrem = 10^-10metara), 10 000 puta tanji od tipičnog vlakna i oko 500 puta tanji od optičkog uređaja na čipu u integriranom fotonskom krugu. Sastoji se od jednog sloja volframovog disulfida suspendiranog na silicijskom okviru (sloj atoma volframa u sendviču je između dva atoma sumpora), a jednoslojni tvori fotonski kristal iz niza uzoraka nanopora.

Ovaj jednoslojni kristal poseban je po tome što podržava parove elektron-šupljina koji se nazivaju ekscitoni, na sobnoj temperaturi ti ekscitoni generiraju snažan optički odgovor tako da je indeks loma kristala otprilike četiri puta veći od indeksa loma zraka oko njegove površine. Nasuprot tome, drugi materijal iste debljine nema tako visok indeks loma. Dok svjetlost putuje kroz kristal, hvata se iznutra i vodi duž ravnine potpunom unutarnjom refleksijom.

Valovod kanalizira svjetlo u vidljivom spektru još je jedna posebna značajka. Vođenje valova prethodno je demonstrirano s grafenom, koji je također atomski tanak, ali na infracrvenim valnim duljinama. Tim je po prvi put demonstrirao vođenje valova u vidljivom području. Rupe nanoveličine urezane u kristal dopuštaju da se nešto svjetla rasprši okomito na ravninu tako da se može promatrati i ispitivati. Ovaj niz rupa proizvodi periodičku strukturu koja čini kristal i rezonatorom.

To ga također čini najtanjim optičkim rezonatorom za vidljivu svjetlost koji je ikada eksperimentalno demonstriran. Ovaj sustav ne samo da rezonantno pojačava interakciju svjetlo-materija, već također služi kao spojnica rešetke drugog reda za spajanje svjetlosti u optički valovod.

Istraživači su koristili napredne mikro- i nanotehnike izrade valovoda. Izrada strukture bila je posebno zahtjevna. Materijal je atomski tanak, pa istraživači osmišljavaju postupak kako bi ga objesili na silikonski okvir i precizno ga uzorkovali bez lomljenja.

Volfram disulfid valovod je dokaz koncepta za smanjivanje optičkog uređaja na veličine koje su reda veličine manje od današnjih uređaja. To bi moglo dovesti do razvoja fotonskih čipova veće gustoće i većeg kapaciteta.