En el corazón de los láseres, pantallas y otros dispositivos emisores de luz radica la emisión de fotones. La modulación controlada eléctricamente de esta emisión es de gran importancia en aplicaciones como la comunicación óptica, sensores y pantallas. Es más, El control eléctrico de las vías de emisión de luz abre la posibilidad de nuevos tipos de dispositivos nanofotónicos. basado en plasmónicos activos.

Científicos del ICFO, MIT, CNRS, CNISM y Graphenea ahora han demostrado ser activos, control eléctrico in situ del flujo de energía de los iones de erbio a los fotones y plasmones. El experimento se implementó colocando los emisores de erbio a unas pocas decenas de nanómetros de la hoja de grafeno. cuya densidad de portadores (energía de Fermi) se controla eléctricamente. Parcialmente financiado por EC Graphene Flagship, este estudio titulado "Control eléctrico de las vías de relajación del emisor óptico habilitadas por el grafeno", ha sido publicado en Física de la naturaleza .

Los iones de erbio se utilizan esencialmente para amplificadores ópticos y emiten luz a una longitud de onda de 1,5 micrómetros. la llamada tercera ventana de telecomunicaciones. Esta es una ventana importante para las telecomunicaciones ópticas porque hay muy poca pérdida de energía en este rango, y por lo tanto transmisión de información altamente eficiente.

El estudio ha demostrado que el flujo de energía del erbio a los fotones o plasmones se puede controlar simplemente aplicando un pequeño voltaje eléctrico. Los plasmones en el grafeno son bastante únicos, ya que están muy restringidos, con una longitud de onda de plasmón que es dos órdenes de magnitud menor que la longitud de onda de los fotones emitidos. A medida que la energía de Fermi de la hoja de grafeno se incrementó gradualmente, los emisores de erbio pasaron de excitar electrones en la hoja de grafeno, a la emisión de fotones o plasmones. Los experimentos revelaron los plasmones de grafeno largamente buscados en frecuencias del infrarrojo cercano, relevante para estas aplicaciones de telecomunicaciones. Además, la fuerte concentración de energía óptica ofrece nuevas posibilidades de almacenamiento y manipulación de datos a través de redes plasmónicas activas.

Frank Koppens comentó:"Este trabajo muestra que el control eléctrico de la luz a escala nanométrica es posible y eficiente, gracias a las propiedades optoelectrónicas del grafeno ".