Aktiv in situ -kontroll av ljus på nanoskala är fortfarande en utmaning inom modern fysik och i nanofotonik i synnerhet. Ett lovande tillvägagångssätt är att dra nytta av den tekniska mognaden hos nanoelektromekaniska system (NEMS) och kombinera tekniken med optik på chip, men integrationen av sådana små enheter med optiska fält är fortfarande svår.

I ett färskt arbete publicerat i Naturkommunikation , ICFO-forskare Dr Antoine Reserbat-Plantey, Kevin G. Schadler, och Dr Louis Gaudreau, ledd av ICREA -professorer vid ICFO Frank H. L. Koppens och Adrian Bachtold och ICFO -professor Darrick Chang, har presenterat en ny typ av hybridsystem bestående av ett grafiskt NEMS på chip som hänger några tiotals nanometer ovanför kvävevakanscentra (NVC), som är stabila, enkelfotonsändare inbäddade i nanodiamanter. Deras arbete har bekräftat att grafen är en idealisk plattform för både nanofotonik och nanomekanik.

För deras studier, forskarna tillverkade en sådan original hybridanordning för första gången. På grund av dess elektromekaniska egenskaper, grafen NEMS kan aktiveras och avböjas elektrostatiskt över några tiotals nanometer med blygsamma spänningar applicerade på en grindelektrod. Grafenrörelsen kan således användas för att modulera ljusutsläppet från NVC, medan det utsända fältet kan användas som en universell sond för grafenpositionen. Den optomekaniska kopplingen mellan grafenförskjutningen och NVC-emissionen är baserad på nära fält dipol-dipol interaktioner.

Forskarna kunde se att kopplingsstyrkan ökar starkt för kortare sträckor och förbättras på grund av grafens tvådimensionella (2D) karaktär och linjära spridning. Dessa prestationer har ett löfte om selektiv kontroll av sändarrayer på chip, optisk spektroskopi av enskilda nanoobjekt, integrerad optomekanisk informationsbehandling, och öppnar nya vägar mot kvantoptomekanik.