Valovod, sestavljen iz volframovega disulfida, so razvili inženirji kalifornijske univerze San Diego in je tanek le tri plasti atomov ter je najtanjša optična naprava na svetu! Raziskovalci so svoje ugotovitve objavili 12. avgusta vNarava Nanotehnologija.

Novi valovod je približno 6 angstromov (1 angstrom = 10^-10metrov), 10.000-krat tanjši od običajnega vlakna in približno 500-krat tanjši od optične naprave na čipu v integriranem fotonskem vezju. Sestavljen je iz ene same plasti volframovega disulfida, obešenega na silicijev okvir (plast volframovih atomov je stisnjena med dvema atomoma žvepla), enoslojna pa tvori fotonski kristal iz niza vzorcev nanopor.

Ta enoplastni kristal je poseben po tem, da podpira pare elektron-luknja, imenovane ekscitoni. Pri sobni temperaturi ti ekscitoni ustvarijo močan optični odziv, tako da je lomni količnik kristala približno štirikrat večji od lomnega količnika zraka okoli njegove površine. Nasprotno pa drug material z enako debelino nima tako visokega lomnega količnika. Ko svetloba potuje skozi kristal, se ujame v notranjost in vodi vzdolž ravnine s popolnim notranjim odbojem.

Druga posebnost so valovodni kanali, ki oddajajo svetlobo v vidnem spektru. Valovno vodenje je bilo prej dokazano z grafenom, ki je prav tako atomsko tanek, vendar pri infrardečih valovnih dolžinah. Ekipa je prvič demonstrirala vodenje valov v vidnem območju. Nanovelike luknje, vgravirane v kristal, omogočajo, da se nekaj svetlobe razprši pravokotno na ravnino, tako da jo je mogoče opazovati in sondirati. Ta niz lukenj proizvaja periodično strukturo, zaradi katere se kristal podvoji tudi kot resonator.

Zaradi tega je tudi najtanjši optični resonator za vidno svetlobo, kar jih je bilo kdaj eksperimentalno dokazano. Ta sistem ne le resonančno poveča interakcijo svetloba-snov, ampak služi tudi kot spojnik rešetke drugega reda za spajanje svetlobe v optični valovod.

Raziskovalci so za izdelavo valovoda uporabili napredne tehnike mikro- in nanofabrikacije. Ustvarjanje strukture je bilo še posebej zahtevno. Material je atomsko tanek, zato so raziskovalci izdelali postopek, s katerim bi ga obesili na silikonski okvir in ga natančno vzorčili, ne da bi ga zlomili.

Volframov disulfidni valovod je dokaz koncepta za zmanjšanje optične naprave na velikosti, ki so za velikostni red manjše od današnjih naprav. To bi lahko privedlo do razvoja fotonskih čipov z večjo gostoto in večjo zmogljivostjo.