Profesor Konstantin Arutyunov del Instituto de Electrónica y Matemáticas de Moscú HSE Tikhonov (MIEM HSE), junto con investigadores chinos, ha desarrollado un resonador mecánico basado en grafeno, en el que la emisión coherente de cuantos de energía sonora, o fonones, ha sido inducida. Tales dispositivos, llamados láseres de fonón, tienen un amplio potencial para su aplicación en el procesamiento de información, así como la detección clásica y cuántica de materiales. El estudio se publica en la revista Óptica Express .

Usando una analogía con los fotones, cuantos del espectro electromagnético, también hay partículas de energía sonora, fonones. De hecho, Estos son objetos introducidos artificialmente en la física:cuasi-partículas, que corresponden a las vibraciones de la red cristalina de la materia.

Algunas sustancias cuando se irradia, emitir fotones de la misma longitud de onda, fase, y polarización. Este proceso, llamada emisión estimulada, fue predicha por Albert Einstein hace más de un siglo y es la base del dispositivo que todos conocemos:el láser. Los primeros láseres se construyeron hace unos sesenta años, y se han establecido firmemente en nuestras vidas en varios campos.

Un proceso similar, que implica la emisión de fonones 'idénticos', subyace a un dispositivo llamado, por analogia, un láser de fonón, o saser. De hecho, se predijo al mismo tiempo que los láseres, pero solo unas pocas realizaciones experimentales se han desarrollado durante un largo período de tiempo, y ninguno de ellos ha sido ampliamente utilizado en la industria.

Iones de magnesio, semiconductores, sistemas compuestos con microcavidades, resonadores electromecánicos, nanopartículas, y muchas otras sustancias y sistemas se han utilizado como medios activos para los láseres de fonón durante la última década. A diferencia de estudios anteriores, el presente estudio utilizó grafeno para crear excitaciones acústicas coherentes. Debido a las propiedades únicas del grafeno, potencialmente, estos resonadores se pueden utilizar ampliamente.

El resonador de grafeno se produjo mediante microlitografía:se deposita una película de polímero fotosensible sobre un sustrato de silicio. Usando luz ultravioleta, una cierta estructura se 'dibuja' en el sustrato, que posteriormente permite la formación de un sistema repetitivo de microcavidades mediante tratamiento con plasma. El sustrato tratado se cubre con una capa de grafeno, y este sistema de 'tambores' se comporta como un resonador, es decir, amplifica las vibraciones externas si se generan con una determinada frecuencia.

Si dicho 'tambor' se irradia con luz láser a una longitud de onda específica, los fotones se reflejan repetidamente entre el respaldo de silicio y el grafeno, formando así cavidades ópticas donde se producen vibraciones mecánicas de la frecuencia adecuada.

"Experimentalmente, hemos examinado una nanoestructura, que es una membrana fija hecha de una capa monoatómica de carbono, o un grafeno. Vibraciones de átomos o fonones, se activaron en él a través de la exposición a radiación óptica externa, ", dice Arutyunov." Se espera que la investigación continúe, ya que es de considerable interés tanto para la física de objetos ultrapequeños y tiene el potencial de crear una nueva generación de sensores y transductores optomecánicos cuánticos ".