Ống dẫn sóng được tạo thành từ vonfram disulfide đã được các kỹ sư tại Đại học California San Diego phát triển và nó chỉ mỏng ba lớp nguyên tử và là thiết bị quang học mỏng nhất trên thế giới! Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ vào ngày 12 tháng 8 trên tạp chíCông nghệ nano tự nhiên.

Ống dẫn sóng mới có kích thước khoảng 6 angstrom (1 angstrom = 10^-10mét), mỏng hơn 10.000 lần so với sợi quang thông thường và mỏng hơn khoảng 500 lần so với thiết bị quang học trên chip trong mạch quang tử tích hợp. Nó bao gồm một lớp vonfram disulfua lơ lửng trên khung silicon (một lớp nguyên tử vonfram được kẹp giữa hai nguyên tử lưu huỳnh) và lớp đơn tạo thành tinh thể quang tử từ một loạt các mẫu lỗ nano.

Tinh thể một lớp này đặc biệt ở chỗ nó hỗ trợ các cặp electron-lỗ trống gọi là exciton, ở nhiệt độ phòng, các exiton này tạo ra phản ứng quang học mạnh đến mức chiết suất của tinh thể xấp xỉ bốn lần chiết suất của không khí xung quanh bề mặt của nó. Ngược lại, một vật liệu khác có cùng độ dày lại không có chiết suất cao như vậy. Khi ánh sáng truyền qua tinh thể, nó bị giữ lại bên trong và dẫn dọc theo mặt phẳng bởi sự phản xạ toàn phần.

Ánh sáng của các kênh ống dẫn sóng trong phổ khả kiến ​​là một tính năng đặc biệt khác. Trước đây, dẫn sóng đã được chứng minh bằng graphene, chất liệu cũng mỏng về mặt nguyên tử nhưng ở bước sóng hồng ngoại. Nhóm nghiên cứu lần đầu tiên đã chứng minh được sự dẫn sóng trong vùng khả kiến. Các lỗ có kích thước nano được khắc vào tinh thể cho phép một số ánh sáng tán xạ vuông góc với mặt phẳng để có thể quan sát và thăm dò nó. Mảng lỗ này tạo ra một cấu trúc tuần hoàn làm cho tinh thể đồng thời đóng vai trò là một bộ cộng hưởng.

Điều này cũng làm cho nó trở thành bộ cộng hưởng quang học mỏng nhất cho ánh sáng khả kiến ​​từng được chứng minh bằng thực nghiệm. Hệ thống này không chỉ tăng cường tương tác ánh sáng-vật chất một cách cộng hưởng mà còn đóng vai trò như một bộ ghép cách tử bậc hai để ghép ánh sáng vào ống dẫn sóng quang.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các kỹ thuật chế tạo vi mô và nano tiên tiến để tạo ra ống dẫn sóng. Việc tạo ra cấu trúc đặc biệt khó khăn. Vật liệu này mỏng ở cấp độ nguyên tử nên các nhà nghiên cứu nghĩ ra một quy trình để treo nó trên khung silicon và tạo mẫu một cách chính xác mà không làm vỡ nó.

Ống dẫn sóng disulfua vonfram là một bằng chứng về khái niệm thu nhỏ thiết bị quang học xuống kích thước nhỏ hơn các thiết bị ngày nay. Nó có thể dẫn đến sự phát triển của các chip quang tử có mật độ cao hơn, công suất cao hơn.