Свет и вещество в суспензиях и тонкопленочных самосборках нанотрубок дисульфида вольфрама взаимодействуют между собой по уникальному механизму. Эти нанотрубки — один из самых известных и «старейших» аналогов углеродных нанотрубок. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, она выполнен при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ).

В работе впервые детально рассмотрены оптические свойства неорганических нанотрубок на основе дисульфида вольфрама, которые открыл в 1992 году профессор Решеф Тенне (Институт Вейцмана, Израиль). Несмотря на то, что к настоящему времени дисульфидные нанотубулярные структуры синтезируют в полупромышленном масштабе, на их основе разработали ряд нанокомпозитов и электронных устройств, долгое время в изучении оптических свойств дисульфидных нанотрубок было много пробелов.

Особенности оптических свойств дисульфидных нанотрубок. Евгений Гудилин/МГУ

На основании впервые проведенных комплексных измерений оптических свойств суспензий нанотрубок WS₂ ученые из Института Вейцмана и МГУ имени М.В. Ломоносова показали, что такие наноструктуры сильно рассеивают свет, вклад которого маскирует экситонные пики, проявляющиеся лишь в спектрах истинного поглощения и практически в точности совпадающие по энергии с экситонными пиками в объемном WS₂.

Нанотубулярные структуры на основе дисульфида вольфрама. Евгений Гудилин/МГУ

Более детальное экспериментальное изучение оптических спектров экстинкции и отражения, подкрепленное моделированием методом конечных разностей во временной области и по феноменологической модели связанных осцилляторов, показало, что свет сильно взаимодействует с веществом. Также ученые выяснили, что в рассматриваемой системе формируются экситоны-поляритоны. Было установлено, что нанотрубки WS₂ играют роль квазиодномерных поляритонных наносистем и проявляют одновременно экситонные особенности и резонаторные моды в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.