Ett internationellt samarbete mellan forskare har visat en stark interaktion mellan ljus och materia i suspensioner och självmonterade filmer av nanorör av volframdisulfid (NT-WS2). Resultaten av forskningen publiceras i Fysikalisk kemi Kemisk fysik .

I det här arbetet, de optiska egenskaperna hos oorganiska WS2 nanorör studeras i detalj. Huvuddelen av forskningen utfördes under överinseende av Prof. Reshef Tenne (Weizmann Institute of Science, Israel), som upptäckte nanorör av volframdisulfid 1992. Idag, NT-WS2 syntetiseras i semi-industriell skala och används i många kommersiella smörjblandningar, samt nanokompositer i laboratorieskala och nanoelektroniska enheter. Dock, under en lång tid, optiska studier av sådana nanorör förblev kontroversiella. Till exempel, egenskaperna som manifesterades i optiska utsläckningsspektra av WS2 nanorörssuspensioner tolkades felaktigt som uppsättningen av excitoniska absorptionstoppar. Dock, detta tillvägagångssätt förklarade knappast både den signifikanta förändringen av excitonenergierna med avseende på bulk-WS2-värdena och skillnaderna i optiska utsläckningsspektra för NT-WS2-suspensionen och semi-orienterade filmer.

Baserat på en komplex studie av NT-WS2 optiska egenskaper, forskarna från Weizmann Institute of Science och fakulteten för materialvetenskap, MSU, har visat stark spridning av synligt och nära infrarött ljus av disulfidnanorör, leder till maskering av excitoniska toppar. Viktigt, de optiska mätningarna som använder en integrerande sfär tillät registrering av "sann" absorptionssignal, vilket visade att nanorörets excitoniska toppar har nästan samma energier som för bulk WS2.

Mer detaljerad studie av det optiska utsläcknings- och spridningsspektra, förstärkt med finite-difference time-domän (FDTD) simulering och en fenomenologisk kopplad oscillator (PCO) modell, har visat att NT-WS2 uppvisar stark ljus-materia-interaktion och bildar exciton-polaritoner. Denna del av forskningen utfördes av forskare från Weizmann Institute of Science och Laboratory of Nanophotonics and Metamaterials, Fysiska fakulteten, Lomonosov MSU, ledd av Prof. Andrey A. Fedyanin. Det visades att WS2 nanorör fungerar som kvasi 1-D polaritoniska nanosystem och upprätthåller både excitoniska egenskaper och kavitetslägen i det synliga-nära infraröda området.

"Fynden av denna grundliga och verkligt internationella forskning tillåter övervägande av volframdisulfid nanorör som en plattform för att utveckla nya koncept inom nanorörsbaserade fotoniska enheter. Dessutom, kunskapen om sådana icke-triviala optiska egenskaper hos dessa nanostrukturer kastar ljus över de möjliga ljusskördande egenskaperna hos nanokompositerna baserade på disulfidnanorör och plasmoniska nanopartiklar (guld eller silver) som är omfattande utvecklade av unga forskare från fakulteten för materialvetenskap, MSU, sade Alexander Polyakov, medförfattaren till artikeln.