Pandu gelombang yang disusun oleh tungsten disulfida telah dikembangkan oleh para insinyur di Universitas California San Diego dan hanya setipis tiga lapisan atom dan merupakan perangkat optik tertipis di dunia! Para peneliti mempublikasikan temuan mereka pada 12 Agustus diNanoteknologi Alam.

Pandu gelombang baru, berukuran sekitar 6 angstrom (1 angstrom = 10^-10meter), 10.000 kali lebih tipis dari serat biasa, dan sekitar 500 kali lebih tipis dari perangkat optik on-chip dalam sirkuit fotonik terintegrasi. Ini terdiri dari satu lapisan tungsten disulfida yang tersuspensi pada bingkai silikon (lapisan atom tungsten diapit di antara dua atom belerang), dan lapisan tunggal tersebut membentuk kristal fotonik dari serangkaian pola nanopori.

Kristal lapisan tunggal ini istimewa karena mendukung pasangan lubang elektron yang disebut eksiton, pada suhu kamar, eksiton ini menghasilkan respons optik yang kuat sehingga indeks bias kristal kira-kira empat kali indeks bias udara di sekitar permukaannya. Sebaliknya, material lain yang memiliki ketebalan yang sama tidak memiliki indeks bias yang tinggi. Saat cahaya bergerak melalui kristal, cahaya ditangkap secara internal dan dihantarkan sepanjang bidang melalui refleksi internal total.

Pandu gelombang menyalurkan cahaya dalam spektrum tampak adalah fitur khusus lainnya. Pemandu gelombang sebelumnya telah dibuktikan dengan graphene, yang juga tipis secara atom, tetapi pada panjang gelombang inframerah. Untuk pertama kalinya, tim mendemonstrasikan pandu gelombang di wilayah yang terlihat. Lubang berukuran nano yang terukir pada kristal memungkinkan sejumlah cahaya menyebar tegak lurus terhadap bidang sehingga dapat diamati dan diselidiki. Susunan lubang ini menghasilkan struktur periodik yang menjadikan kristal berfungsi ganda sebagai resonator juga.

Hal ini juga menjadikannya resonator optik tertipis untuk cahaya tampak yang pernah didemonstrasikan secara eksperimental. Sistem ini tidak hanya meningkatkan interaksi materi cahaya secara resonansi, tetapi juga berfungsi sebagai penggandeng kisi orde kedua untuk memasangkan cahaya ke dalam pandu gelombang optik.

Para peneliti menggunakan teknik mikro dan nanofabrikasi canggih untuk membuat pandu gelombang. Menciptakan struktur sangatlah menantang. Bahan tersebut memiliki atom yang tipis, sehingga para peneliti merancang suatu proses untuk menggantungkannya pada bingkai silikon dan membentuk polanya secara tepat tanpa merusaknya.

Pandu gelombang tungsten disulfida adalah bukti konsep untuk memperkecil perangkat optik ke ukuran yang lebih kecil dari perangkat saat ini. Hal ini dapat mengarah pada pengembangan chip fotonik dengan kepadatan lebih tinggi dan kapasitas lebih tinggi.