Telah diketahui selama berabad-abad bahawa cahaya mempamerkan tingkah laku seperti gelombang dalam situasi tertentu. Sesetengah bahan dapat memutarkan polarisasi, iaitu arah ayunan, gelombang cahaya apabila cahaya melalui bahan. Sifat ini digunakan dalam komponen pusat rangkaian komunikasi optik yang dikenali sebagai "pengasing optik" atau "diod optik." Komponen ini membenarkan cahaya merambat dalam satu arah tetapi menyekat semua cahaya ke arah yang lain.
Dalam kajian baru-baru ini, ahli fizik Jerman dan India telah menunjukkan bahawa bahan dua dimensi ultra-nipis seperti tungsten diselenide boleh memutarkan polarisasi cahaya yang boleh dilihat dengan beberapa darjah pada panjang gelombang tertentu di bawah medan magnet kecil yang sesuai untuk digunakan pada cip. Para saintis dari Universiti Münster, Jerman, dan Institut Pendidikan dan Penyelidikan Sains India (IISER) di Pune, India, telah menerbitkan penemuan mereka dalam jurnal Komunikasi Alam.
Salah satu masalah dengan pengasing optik konvensional ialah ia agak besar dengan saiz antara beberapa milimeter dan beberapa sentimeter. Akibatnya, penyelidik masih belum dapat mencipta sistem optik bersepadu miniatur pada cip yang setanding dengan teknologi elektronik berasaskan silikon setiap hari. Cip optik bersepadu semasa hanya terdiri daripada beberapa ratus elemen pada cip.
Sebagai perbandingan, cip pemproses komputer mengandungi berbilion-bilion elemen pensuisan. Oleh itu, kerja pasukan Jerman-India adalah satu langkah ke hadapan dalam pembangunan pengasing optik kecil. Bahan 2D yang digunakan oleh penyelidik hanya beberapa lapisan atom tebal dan oleh itu seratus ribu kali lebih nipis daripada rambut manusia.
“Pada masa hadapan, bahan dua dimensi boleh menjadi teras pengasing optik dan membolehkan penyepaduan pada cip untuk teknologi pengkomputeran dan komunikasi optik kuantum optik dan masa depan,” kata Prof Rudolf Bratschitsch dari Universiti Münster.
Prof Ashish Arora dari IISER menambah, "Malah magnet besar, yang juga diperlukan untuk pengasing optik, boleh digantikan oleh magnet 2D nipis atom." Ini secara drastik akan mengurangkan saiz litar bersepadu fotonik.
Pasukan itu menguraikan mekanisme yang bertanggungjawab untuk kesan yang mereka temui: Pasangan lubang elektron terikat, yang dipanggil excitons, dalam semikonduktor 2D memutarkan polarisasi cahaya dengan sangat kuat apabila bahan ultra-nipis diletakkan dalam medan magnet yang kecil.
Menurut Arora, "Menjalankan eksperimen sensitif sedemikian pada bahan dua dimensi tidak mudah kerana kawasan sampel sangat kecil." Para saintis terpaksa membangunkan teknik pengukuran baharu iaitu sekitar 1,000 kali lebih pantas daripada kaedah sebelumnya.