O controle ativo in situ da luz em nanoescala continua sendo um desafio para a física moderna e, em particular, para a nanofotônica. Uma abordagem promissora é aproveitar a maturidade tecnológica dos sistemas nanoeletromecânicos (NEMS) e combinar a tecnologia com a ótica on-chip, mas a integração desses pequenos dispositivos com campos ópticos continua difícil.

Em um trabalho recente publicado em Nature Communications , Pesquisadores do ICFO, Dr. Antoine Reserbat-Plantey, Kevin G. Schadler, e Dr. Louis Gaudreau, liderado pelos professores do ICREA no ICFO Frank H. L. Koppens e Adrian Bachtold e o professor do ICFO Darrick Chang, apresentaram um novo tipo de sistema híbrido que consiste em um NEMS de grafeno no chip suspenso algumas dezenas de nanômetros acima dos centros de vacância de nitrogênio (NVCs), que são estáveis, emissores de fóton único embutidos em nanodiamantes. Seu trabalho confirmou que o grafeno é uma plataforma ideal para nanofotônica e nanomecânica.

Para seu estudo, os pesquisadores fabricaram um dispositivo híbrido original pela primeira vez. Devido às suas propriedades eletromecânicas, O grafeno NEMS pode ser atuado e desviado eletrostaticamente ao longo de algumas dezenas de nanômetros com tensões modestas aplicadas a um eletrodo de porta. O movimento do grafeno pode, portanto, ser usado para modular a emissão de luz pelo NVC, enquanto o campo emitido pode ser usado como uma sonda universal da posição do grafeno. O acoplamento optomecânico entre o deslocamento de grafeno e a emissão de NVC é baseado em interações dipolo-dipolo de campo próximo.

Os pesquisadores puderam ver que a força de acoplamento aumenta fortemente para distâncias mais curtas e é aprimorada por causa do caráter bidimensional (2D) do grafeno e da dispersão linear. Essas conquistas são promissoras para o controle seletivo de matrizes de emissores no chip, espectroscopia óptica de nanoobjetos individuais, processamento de informação optomecânica integrado, e abre novos caminhos para a optomecânica quântica.