Viļņvadu, kas sastāv no volframa disulfīda, ir izstrādājuši Kalifornijas Sandjego universitātes inženieri, un tas ir tikai trīs atomu slāņi plāns un ir plānākā optiskā ierīce pasaulē! Pētnieki savus atklājumus publicēja 12. augustāDabas nanotehnoloģijas.

Jaunais viļņvads ir aptuveni 6 angstremi (1 angstroms = 10^-10metri), 10 000 reižu plānāks nekā tipiskā šķiedra un aptuveni 500 reižu plānāks nekā mikroshēmā iebūvēta optiskā ierīce integrētajā fotoniskajā shēmā. Tas sastāv no viena volframa disulfīda slāņa, kas suspendēts uz silīcija rāmja (volframa atomu slānis ir iestiprināts starp diviem sēra atomiem), un viens slānis veido fotonisku kristālu no virknes nanoporu rakstu.

Šis viena slāņa kristāls ir īpašs ar to, ka istabas temperatūrā atbalsta elektronu-caurumu pārus, ko sauc par eksitoniem, šie eksitoni rada spēcīgu optisku reakciju tā, ka kristāla laušanas koeficients ir aptuveni četras reizes lielāks par gaisa laušanas koeficientu ap tā virsmu. Turpretim citam materiālam ar tādu pašu biezumu nav tik augsta refrakcijas indeksa. Gaismai ejot cauri kristālam, tā tiek uztverta iekšpusē un tiek vadīta pa plakni ar pilnīgu iekšējo atstarošanu.

Vēl viena īpaša iezīme ir viļņvada kanālu gaisma redzamajā spektrā. Viļņu vadīšana iepriekš tika demonstrēta ar grafēnu, kas arī ir atomiski plāns, bet infrasarkanā viļņa garumā. Komanda pirmo reizi demonstrēja viļņvadību redzamajā reģionā. Nanosizētie caurumi, kas iegravēti kristālā, ļauj nedaudz gaismas izkliedēt perpendikulāri plaknei, lai to varētu novērot un pārbaudīt. Šis caurumu klāsts rada periodisku struktūru, kas padara kristālu arī kā rezonatoru.

Tas arī padara to par plānāko redzamās gaismas optisko rezonatoru, kas jebkad ir demonstrēts eksperimentāli. Šī sistēma ne tikai rezonansi uzlabo gaismas un vielas mijiedarbību, bet arī kalpo kā otrās kārtas režģa savienotājs, lai savienotu gaismu ar optisko viļņvadu.

Lai izveidotu viļņvadu, pētnieki izmantoja progresīvas mikro un nano ražošanas metodes. Struktūras izveide bija īpaši sarežģīta. Materiāls ir atomiski plāns, tāpēc pētnieki izstrādā procesu, kā to uzkarināt uz silīcija rāmja un precīzi noformēt, nesalaužot.

Volframa disulfīda viļņvads ir koncepcijas pierādījums optiskās ierīces samazināšanai līdz izmēriem, kas ir par daudz mazākiem nekā mūsdienu ierīcēm. Tas varētu novest pie augstāka blīvuma un lielākas ietilpības fotonisko mikroshēmu attīstības.