Una collaborazione internazionale di ricercatori ha dimostrato una forte interazione luce-materia in sospensioni e pellicole autoassemblate di nanotubi di disolfuro di tungsteno (NT-WS2). I risultati della ricerca sono pubblicati in Chimica Fisica Fisica Chimica .

In questo lavoro, vengono studiate in dettaglio le proprietà ottiche dei nanotubi inorganici WS2. La parte principale della ricerca è stata condotta sotto la supervisione del Prof. Reshef Tenne (Weizmann Institute of Science, Israele), che ha scoperto i nanotubi di disolfuro di tungsteno nel 1992. Oggi, NT-WS2 sono sintetizzati su scala semi-industriale e impiegati in numerose miscele lubrificanti commerciali, così come nanocompositi su scala di laboratorio e dispositivi nanoelettronici. Però, per molto tempo, gli studi ottici di tali nanotubi sono rimasti controversi. Per esempio, le caratteristiche manifestate negli spettri di estinzione ottica delle sospensioni di nanotubi WS2 sono state erroneamente interpretate come l'insieme dei picchi di assorbimento eccitonico. Però, questo approccio difficilmente spiegava sia il significativo spostamento delle energie degli eccitoni rispetto ai valori bulk WS2 sia le differenze negli spettri di estinzione ottica della sospensione NT-WS2 e dei film semi-orientati.

Sulla base di un complesso studio delle proprietà ottiche di NT-WS2, i ricercatori del Weizmann Institute of Science e della Facoltà di Scienza dei Materiali, MSU, hanno dimostrato una forte diffusione della luce visibile e nel vicino infrarosso da parte di nanotubi di disolfuro, portando al mascheramento dei picchi eccitonici. È importante sottolineare che le misure ottiche che impiegano una sfera integratrice hanno permesso di registrare un segnale di assorbimento "vero", che ha mostrato che i picchi eccitonici dei nanotubi hanno quasi le stesse energie del bulk WS2.

Studio più dettagliato degli spettri ottici di estinzione e scattering, fortificato dalla simulazione nel dominio del tempo a differenze finite (FDTD) e da un modello di oscillatore accoppiato fenomenologico (PCO), ha dimostrato che NT-WS2 mostra una forte interazione luce-materia e forma eccitone-polaritoni. Questa parte della ricerca è stata condotta da ricercatori del Weizmann Institute of Science e del Laboratory of Nanophotonics and Metamaterials, Facoltà di Fisica, Lomonosov MSU, diretto dal Prof. Andrey A. Fedyanin. È stato dimostrato che i nanotubi WS2 agiscono come nanosistemi polaritonici quasi 1-D e sostengono sia le caratteristiche eccitoniche che le modalità di cavità nell'intervallo visibile-vicino all'infrarosso.

"I risultati di questa ricerca approfondita e veramente internazionale consentono di prendere in considerazione i nanotubi di disolfuro di tungsteno come piattaforma per lo sviluppo di nuovi concetti nei dispositivi fotonici basati su nanotubi. Inoltre, la conoscenza di tali caratteristiche ottiche non banali di queste nanostrutture fa luce sulle possibili proprietà di raccolta della luce dei nanocompositi basati su nanotubi disolfuro e nanoparticelle plasmoniche (oro o argento) che sono ampiamente sviluppate da giovani scienziati della Facoltà di Scienze dei Materiali, MSU, " ha detto Alexander Polyakov, il coautore dell'articolo.