Вълноводът, съставен от волфрамов дисулфид, е разработен от инженерите от Калифорнийския университет в Сан Диего и е тънък само с три слоя атоми и е най-тънкото оптично устройство в света!Изследователите публикуваха откритията си на 12 август вПриродни нанотехнологии.

Новият вълновод е около 6 ангстрьома (1 ангстрьом = 10^-10метра), 10 000 пъти по-тънък от типично влакно и около 500 пъти по-тънък от оптично устройство в чип в интегрална фотонна верига.Състои се от един слой волфрамов дисулфид, суспендиран върху силиконова рамка (слой от волфрамови атоми е поставен между два серни атома), а единичният слой образува фотонен кристал от серия от модели на нанопори.

Този еднослоен кристал е специален с това, че поддържа двойки електрон-дупка, наречени екситони, при стайна температура тези екситони генерират силен оптичен отговор, така че индексът на пречупване на кристала е приблизително четири пъти индекса на пречупване на въздуха около повърхността му.Обратно, друг материал със същата дебелина няма толкова висок индекс на пречупване.Докато светлината преминава през кристала, тя се улавя вътрешно и се провежда по равнината чрез пълно вътрешно отражение.

Друга специална характеристика е вълноводните канали за светлина във видимия спектър.Вълноводството преди това беше демонстрирано с графен, който също е атомно тънък, но при инфрачервени дължини на вълната.Екипът демонстрира за първи път вълноводство във видимата област.Наноразмерни отвори, гравирани в кристала, позволяват малко светлина да се разпръсне перпендикулярно на равнината, така че да може да се наблюдава и изследва.Този набор от дупки създава периодична структура, която прави кристала удвоен и като резонатор.

Това също го прави най-тънкият оптичен резонатор за видима светлина, който някога е бил демонстриран експериментално.Тази система не само резонансно подобрява взаимодействието светлина-материя, но също така служи като решетъчен съединител от втори ред за свързване на светлината към оптичния вълновод.

Изследователите са използвали усъвършенствани микро- и нанофабрикационни техники, за да създадат вълновода.Създаването на структурата беше особено предизвикателно.Материалът е атомно тънък, така че изследователите измислят процес, за да го окачат върху силиконова рамка и да го моделират прецизно, без да го счупят.

Волфрамовият дисулфиден вълновод е доказателство за концепцията за намаляване на мащаба на оптичното устройство до размери, които са с порядъци по-малки от днешните устройства.Това може да доведе до разработването на фотонни чипове с по-висока плътност и по-висок капацитет.