Een internationaal samenwerkingsverband van onderzoekers heeft een sterke interactie tussen licht en materie aangetoond in suspensies en zelf-geassembleerde films van wolfraamdisulfide-nanobuisjes (NT-WS2). De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Fysische chemie Chemische fysica .

In dit werk, de optische eigenschappen van anorganische WS2-nanobuisjes worden in detail bestudeerd. Het grootste deel van het onderzoek is uitgevoerd onder supervisie van Prof. Reshef Tenne (Weizmann Institute of Science, Israël), die in 1992 wolfraamdisulfide-nanobuisjes ontdekte. NT-WS2 wordt op semi-industriële schaal gesynthetiseerd en gebruikt in tal van commerciële smeermengsels, evenals nanocomposieten op laboratoriumschaal en nano-elektronische apparaten. Echter, voor een lange tijd, optische studies van dergelijke nanobuisjes bleven controversieel. Bijvoorbeeld, de kenmerken die zich manifesteerden in optische extinctiespectra van WS2-nanobuissuspensies werden ten onrechte geïnterpreteerd als de reeks excitonische absorptiepieken. Echter, deze benadering verklaarde nauwelijks zowel de significante verschuiving van de exciton-energieën met betrekking tot de bulk-WS2-waarden als de verschillen in optische extinctiespectra van de NT-WS2-suspensie en semi-georiënteerde films.

Gebaseerd op een complexe studie van NT-WS2 optische eigenschappen, de onderzoekers van het Weizmann Institute of Science en de faculteit Materials Science, MSU, hebben sterke zichtbare en nabij-infrarode lichtverstrooiing aangetoond door disulfide nanobuisjes, wat leidt tot het maskeren van excitonische pieken. belangrijk, de optische metingen met een integrerende bol maakten het mogelijk om het "echte" absorptiesignaal te registreren, waaruit bleek dat de nanobuis-excitonische pieken bijna dezelfde energieën hebben als voor bulk WS2.

Meer gedetailleerde studie van de optische extinctie- en verstrooiingsspectra, versterkt door FDTD-simulatie (finite-difference time-domain) en een fenomenologisch gekoppelde oscillator (PCO) -model, heeft aangetoond dat NT-WS2 een sterke interactie tussen licht en materie vertoont en exciton-polaritonen vormt. Dit deel van het onderzoek is uitgevoerd door onderzoekers van het Weizmann Institute of Science en het Laboratory of Nanophotonics and Metamaterials, Faculteit Natuurkunde, Lomonosov MSU, onder leiding van prof. Andrey A. Fedyanin. Er werd aangetoond dat WS2-nanobuisjes fungeren als quasi 1-D polaritonische nanosystemen en zowel excitonische kenmerken als holtemodi ondersteunen in het zichtbare-nabij-infraroodbereik.

"De bevindingen van dit grondige en echt internationale onderzoek maken het mogelijk om wolfraamdisulfide-nanobuizen te overwegen als een platform voor het ontwikkelen van nieuwe concepten in op nanobuisjes gebaseerde fotonische apparaten. Bovendien, de kennis over dergelijke niet-triviale optische kenmerken van deze nanostructuren werpt licht op de mogelijke licht-oogstende eigenschappen van de nanocomposieten op basis van disulfide-nanobuisjes en plasmonische nanodeeltjes (goud of zilver) die uitgebreid zijn ontwikkeld door jonge wetenschappers van de faculteit Materiaalkunde, MSU, " zei Alexander Polyakov, de co-auteur van het artikel.