El control activo in situ de la luz a nanoescala sigue siendo un desafío en la física moderna y en la nanofotónica en particular. Un enfoque prometedor es aprovechar la madurez tecnológica de los sistemas nanoelectromecánicos (NEMS) y combinar la tecnología con la óptica en chip, pero la integración de dispositivos tan pequeños con campos ópticos sigue siendo difícil.

En un trabajo reciente publicado en Comunicaciones de la naturaleza , Los investigadores del ICFO Dr. Antoine Reserbat-Plantey, Kevin G. Schadler, y el Dr. Louis Gaudreau, dirigido por los profesores ICREA en ICFO Frank H. L. Koppens y Adrian Bachtold y el profesor ICFO Darrick Chang, han presentado un nuevo tipo de sistema híbrido que consiste en un NEMS de grafeno en chip suspendido unas pocas decenas de nanómetros por encima de los centros de vacantes de nitrógeno (NVC), que son estables, Emisores de fotón único incrustados en nanodiamantes. Su trabajo ha confirmado que el grafeno es una plataforma ideal tanto para la nanofotónica como para la nanomecánica.

Para su estudio, los investigadores fabricaron un dispositivo híbrido tan original por primera vez. Debido a sus propiedades electromecánicas, El grafeno NEMS puede activarse y desviarse electrostáticamente en unas pocas decenas de nanómetros con modestos voltajes aplicados a un electrodo de puerta. Por tanto, el movimiento del grafeno se puede utilizar para modular la emisión de luz por el NVC, mientras que el campo emitido se puede utilizar como una sonda universal de la posición del grafeno. El acoplamiento optomecánico entre el desplazamiento del grafeno y la emisión de NVC se basa en interacciones dipolo-dipolo de campo cercano.

Los investigadores pudieron ver que la fuerza de acoplamiento aumenta fuertemente para distancias más cortas y se mejora debido al carácter bidimensional (2D) y la dispersión lineal del grafeno. Estos logros son prometedores para el control selectivo de matrices de emisores en chip, espectroscopia óptica de nanoobjetos individuales, procesamiento de información optomecánico integrado, y abre nuevas vías hacia la optomecánica cuántica.