Una colaboración internacional de investigadores ha demostrado una fuerte interacción luz-materia en suspensiones y películas autoensambladas de nanotubos de disulfuro de tungsteno (NT-WS2). Los resultados de la investigación se publican en Física Química Física Química .

En este trabajo, Las propiedades ópticas de los nanotubos inorgánicos WS2 se estudian en detalle. La mayor parte de la investigación se llevó a cabo bajo la supervisión del Prof. Reshef Tenne (Instituto de Ciencias Weizmann, Israel), quien descubrió los nanotubos de disulfuro de tungsteno en 1992. Hoy, NT-WS2 se sintetizan a escala semiindustrial y se emplean en numerosas mezclas lubricantes comerciales, así como nanocompuestos y dispositivos nanoelectrónicos a escala de laboratorio. Sin embargo, por mucho tiempo, Los estudios ópticos de tales nanotubos siguieron siendo controvertidos. Por ejemplo, las características manifestadas en los espectros de extinción óptica de las suspensiones de nanotubos WS2 se interpretaron erróneamente como el conjunto de picos de absorción excitónica. Sin embargo, este enfoque apenas explicó tanto el cambio significativo de las energías de excitón con respecto a los valores generales de WS2 como las diferencias en los espectros de extinción óptica de la suspensión de NT-WS2 y las películas semi-orientadas.

Basado en un estudio complejo de las propiedades ópticas de NT-WS2, los investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann y la Facultad de Ciencia de Materiales, MSU, han demostrado una fuerte dispersión de la luz visible y del infrarrojo cercano por nanotubos de disulfuro, que conduce al enmascaramiento de los picos excitónicos. En tono rimbombante, las medidas ópticas empleando una esfera integradora permitieron registrar una señal de absorción "verdadera", que mostró que los picos excitónicos de nanotubos tienen casi las mismas energías que para WS2 a granel.

Estudio más detallado de los espectros ópticos de extinción y dispersión, reforzado por simulación de dominio de tiempo de diferencia finita (FDTD) y un modelo de oscilador acoplado fenomenológico (PCO), ha demostrado que NT-WS2 exhibe una fuerte interacción luz-materia y forma excitones-polaritones. Esta parte de la investigación fue realizada por investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann y el Laboratorio de Nanofotónica y Metamateriales, Facultad de Física, Lomonosov MSU, dirigido por el Prof. Andrey A. Fedyanin. Se demostró que los nanotubos WS2 actúan como nano-sistemas polaritónicos cuasi 1-D y mantienen tanto características excitónicas como modos de cavidad en el rango visible-infrarrojo cercano.

"Los hallazgos de esta investigación exhaustiva y verdaderamente internacional permiten considerar los nanotubos de disulfuro de tungsteno como una plataforma para desarrollar nuevos conceptos en dispositivos fotónicos basados ​​en nanotubos. Además, el conocimiento de estas características ópticas no triviales de estas nanoestructuras arroja luz sobre las posibles propiedades de captación de luz de los nanocompuestos basados ​​en nanotubos de disulfuro y nanopartículas plasmónicas (oro o plata) que han sido ampliamente desarrolladas por jóvenes científicos de la Facultad de Ciencias de los Materiales, MSU, "dijo Alexander Polyakov, el coautor del artículo.