No coração dos lasers, monitores e outros dispositivos emissores de luz residem na emissão de fótons. A modulação eletricamente controlada desta emissão é de grande importância em aplicações como comunicação óptica, sensores e visores. Além disso, o controle elétrico das vias de emissão de luz abre a possibilidade de novos tipos de dispositivos nano-fotônicos, baseado em plasmônicos ativos.

Cientistas do ICFO, MIT, CNRS, CNISM e Graphenea já se mostraram ativos, controle elétrico in situ do fluxo de energia de íons de érbio em fótons e plasmons. O experimento foi implementado colocando os emissores de érbio a algumas dezenas de nanômetros de distância da folha de grafeno, cuja densidade de portadores (energia de Fermi) é controlada eletricamente. Parcialmente financiado pela EC Graphene Flagship, este estudo intitulado "Controle elétrico das vias de relaxamento do emissor óptico habilitado pelo grafeno", foi publicado em Física da Natureza .

Os íons de érbio são usados ​​essencialmente para amplificadores ópticos e emitem luz em um comprimento de onda de 1,5 micrômetros, a chamada terceira janela de telecomunicações. Esta é uma janela importante para telecomunicações ópticas porque há muito pouca perda de energia nesta faixa, e, portanto, transmissão de informações altamente eficiente.

O estudo mostrou que o fluxo de energia do érbio para os fótons ou plasmons pode ser controlado simplesmente pela aplicação de uma pequena voltagem elétrica. Os plasmons no grafeno são bastante únicos, como eles estão fortemente confinados, com um comprimento de onda de plasmon que é duas ordens de magnitude menor que o comprimento de onda dos fótons emitidos. À medida que a energia Fermi da folha de grafeno foi gradualmente aumentada, os emissores de érbio passaram de elétrons excitantes na folha de grafeno, à emissão de fótons ou plasmons. Os experimentos revelaram os tão procurados plasmons de grafeno em frequências próximas do infravermelho, relevantes para essas aplicações de telecomunicações. Além disso, a forte concentração de energia óptica oferece novas possibilidades de armazenamento e manipulação de dados por meio de redes plasmônicas ativas.

Frank Koppens comentou:"Este trabalho mostra que o controle elétrico da luz na escala nanométrica é possível e eficiente, graças às propriedades optoeletrônicas do grafeno. "