محققان با استفاده از تابش لیزر به سطح دی‌سولفید تنگستن موفق به ساخت رزوناتور مدور شدند. این رزوناتور به دلیل تک لایه بودن باندگپ مستقیم داشته و نسبت به گرافن برای استفاده در فتونیک و فتوالکترونیک مناسبتر است.
استفاده از لیزر برای تولید نانونوسانگری با باندگپ مستقیم
دی‌سولفید تنگستن یک ماده دی‌کالکوژنید فلزانتقالی (TMDC) است که به صورت طبیعی دارای باندگپ مناسب برای برهمکنش فوتون الکترون است. این در حالی است که گرافن باندگپ ندارد؛ بنابراین، دی‌سولفید تنگستن نسبت به گرافن از این نقطه نظر ارجحیت دارد. دی‌سولفید تنگستن در حالت توده‌ای دارای باندگپ غیرمستقیم و در حال تک لایه‌ای باند گپ مستقیم دارد.
تک مولکول دی‌سولفید تنگستن یکی از مواد مناسب برای استفاده در فوتونیک و فتوالکترونیک است اما تاکنون امکان ایجاد نشر متمرکز با این ساختار ممکن نبوده است.
محققان آزمایشگاه برکلی با استفاده از لیزر موفق به ساخت رزوناتور مدور با لایه نازک دی‌سولفید تنگستن شدند.
ژیانگ ژانگ از محققان آزمایشگاه ملی برکلی می‌گوید: « TMDCها موادی هستند که برهمکنش قوی با نور می‌دهند، در نتیجه خواص برانگیختگی بالایی دارند. این خواص به دلیل محدودیت کوانتومی آنها و اثر تقارن بلوری در ساختار الکترونیکی این مواد در حالتی که ضخامت بسیار کمی دارند، است.»
برای لیزر کردن یک سطح، باید فاکتور Q در سطح بالا و همچنین فاکتور محدودیت مود نوری بالایی داشته باشد. برای این کار محققان از تجربیات پیشین خود استفاده نموده و اقدام به ساخت رزوناتوری با ویژگی « گالری نجواگر» در مقیاس میکرونی کردند.
ژانگ می‌گوید: «ما در این پروژه اقدام به طراحی و ساخت یک رزوناتور میکرودایره‌ای کردیم که به جای داشتن مود پلاسمونیک، مود گالری نجواگر دی‌الکتریک را داراست. با این کار، فاکتور Q با مصرف انرژی پایین کار می‌کند. با قرار دادن یک تک‌لایه دی‌سولفید تنگستن میان دو لایه دی‌الکتریک به صورت ساندویچی، ساختار نهایی ایجاد می‌شود.»
این لیزر ۳/۳ میکرون طول و ۶۵/۰ نانومتر ضخامت دارد و پرتوی نارنجی با طول موج ۶۱۲ نانومتر انتشار می‌دهد. محققان این پروژه معتقداند که این لیزر، پتانسیل استفاده در ولیترونیک را داراست جایی که اطلاعات دیجیتال در اسپین و ممنتوم یک الکترون در حال عبور از شبکه بلوری ذخیره می‌شود. به نظر می‌رسد ولیترونیک جایگزین اسپینترونیک در محاسبات کوانتومی است.
