Хвилевід, що складається з дисульфіду вольфраму, був розроблений інженерами Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, і він складається лише з трьох шарів атомів і є найтоншим оптичним пристроєм у світі! Дослідники опублікували свої висновки 12 серпняПриродні нанотехнології.

Новий хвилевід становить приблизно 6 ангстрем (1 ангстрем = 10^-10метрів), у 10 000 разів тонше, ніж звичайне волокно, і приблизно в 500 разів, ніж оптичний пристрій на кристалі в інтегральній фотонній схемі. Він складається з одного шару дисульфіду вольфраму, підвішеного на кремнієвій рамці (шар атомів вольфраму затиснутий між двома атомами сірки), і один шар утворює фотонний кристал із серії візерунків нанопор.

Цей одношаровий кристал особливий тим, що він підтримує електронно-діркові пари, які називаються екситонами. При кімнатній температурі ці екситони генерують сильний оптичний відгук, так що показник заломлення кристала приблизно в чотири рази перевищує показник заломлення повітря навколо його поверхні. Навпаки, інший матеріал такої ж товщини не має такого високого показника заломлення. Коли світло проходить крізь кристал, воно захоплюється всередину й проводить уздовж площини шляхом повного внутрішнього відбиття.

Хвилевідні канали випромінюють світло у видимому спектрі – ще одна особливість. Раніше хвилевод був продемонстрований з графеном, який також є атомарно тонким, але в інфрачервоних довжинах хвиль. Команда вперше продемонструвала хвилевід у видимій області. Нанорозмірні отвори, вигравірувані в кристалі, дозволяють трохи світла розсіюватися перпендикулярно до площини, щоб його можна було спостерігати та досліджувати. Цей масив отворів створює періодичну структуру, завдяки якій кристал також виконує роль резонатора.

Це також робить його найтоншим оптичним резонатором для видимого світла, коли-небудь експериментально продемонстрованим. Ця система не тільки резонансно посилює взаємодію світло-матерія, але також служить ґраткою другого порядку для зв’язку світла з оптичним хвилеводом.

Для створення хвилеводу дослідники використовували передові технології мікро- та нанофабрикації. Створення конструкції було особливо складним завданням. Матеріал атомарно тонкий, тому дослідники винайшли процес, щоб підвішувати його на кремнієвій рамі та точно створювати візерунок, не порушуючи його.

Хвилевід з дисульфіду вольфраму є доказом концепції зменшення оптичного пристрою до розмірів, які на порядки менші за сучасні пристрої. Це може призвести до розробки фотонних чіпів більшої щільності та більшої ємності.