이황화텅스텐으로 구성된 도파관은 캘리포니아 샌디에고 대학의 엔지니어들이 개발한 것으로 원자 3겹 두께로 세계에서 가장 얇은 광학 장치입니다! 연구진은 8월 12일에 연구 결과를 발표했습니다.자연 나노기술.

새로운 도파관은 약 6옹스트롬(1옹스트롬 = 10^-10미터), 일반 광섬유보다 10,000배 더 얇으며 통합 광자 회로의 온칩 광학 장치보다 약 500배 더 얇습니다. 이는 실리콘 프레임(두 개의 황 원자 사이에 텅스텐 원자 층이 끼워져 있음)에 매달려 있는 이황화텅스텐 단일층으로 구성되며, 단일층은 일련의 나노기공 패턴으로 광결정을 형성합니다.

이 단층 결정은 상온에서 엑시톤이라는 전자-정공 쌍을 지원한다는 점에서 특별합니다. 이러한 엑시톤은 결정의 굴절률이 표면 주변 공기 굴절률의 약 4배가 되는 강한 광학 반응을 생성합니다. 대조적으로, 동일한 두께를 갖는 다른 물질은 그렇게 높은 굴절률을 갖지 않습니다. 빛이 크리스탈을 통과할 때 내부적으로 포착되어 내부 전반사에 의해 평면을 따라 전도됩니다.

가시 스펙트럼의 도파관 채널은 또 다른 특별한 특징입니다. 도파관은 원자적으로 얇지만 적외선 파장인 그래핀을 사용하여 이전에 입증되었습니다. 팀은 가시광선 영역에서 처음으로 도파관을 시연했습니다. 결정에 에칭된 나노 크기의 구멍을 통해 일부 빛이 평면에 수직으로 산란되어 이를 관찰하고 조사할 수 있습니다. 이러한 구멍 배열은 수정을 공진기로도 두 배로 만드는 주기적인 구조를 생성합니다.

이는 또한 지금까지 실험적으로 입증된 가시광선용 광학 공진기 중 가장 얇은 것이기도 합니다. 이 시스템은 광물질 상호작용을 공진적으로 향상시킬 뿐만 아니라 광을 광 도파관에 결합하는 2차 격자 커플러 역할도 합니다.

연구원들은 첨단 마이크로 및 나노 제조 기술을 사용하여 도파관을 만들었습니다. 구조를 만드는 것이 특히 어려웠습니다. 이 물질은 원자적으로 얇기 때문에 연구진은 이를 실리콘 프레임에 매달아 깨지지 않고 정확하게 패턴화하는 공정을 고안했습니다.

이황화텅스텐 도파관은 광학 장치를 오늘날의 장치보다 훨씬 작은 크기로 축소하기 위한 개념 증명입니다. 이는 더 높은 밀도, 더 높은 용량의 광 칩 개발로 이어질 수 있습니다.