- Des chercheurs de la division des sciences et technologies électroniques du Laboratoire de recherche naval des États-Unis (NRL) en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Buffalo-The State University of New York (SUNY) démontrent la possibilité de nouveaux dispositifs optiques utilisant le graphène pour les communications, l'imagerie et le traitement du signal.

La recherche du LNR dans le développement de futurs dispositifs optoélectroniques démontre la modulation de la lumière infrarouge avec du graphène avec un impact sur les modulateurs de phase et d'amplitude à grande vitesse des longueurs d'onde de l'infrarouge moyen au térahertz (THz). Les résultats de ce travail ouvrent la possibilité de nouveaux dispositifs optiques utilisant le graphène pour les communications, l'imagerie et le traitement du signal.

"La réalisation d'un polariseur de graphène accordable a le potentiel d'améliorer considérablement les dispositifs de modulation de polarisation infrarouge actuels qui sont cruciaux pour la détection et l'identification moléculaires, jouant également un rôle clé dans les communications infrarouges en espace libre, " a déclaré le Dr Joseph Tischler, chercheur en physique, Branche des appareils à semi-conducteurs du NRL.

Bien que le graphène ait suscité un intérêt considérable depuis sa découverte en raison de ses propriétés remarquables qui ont conduit au prix Nobel de physique en 2010, une de ses propriétés a été surveillée. Les électrons dans le graphène—en présence d'un champ magnétique—peuvent modifier fortement l'intensité lumineuse (modulation d'amplitude) ou faire tourner la polarisation de la lumière (modulation de phase).

Les électrons du graphène tournent sur des orbites circulaires quantifiées sous un champ magnétique dans les niveaux dits de Landau. La lumière va exciter ces électrons d'une orbite à une autre et les électrons, se comportant comme s'ils se déplaçaient à la vitesse de la lumière, réémettra cette lumière avec une amplitude et/ou une polarisation différente.

"Bien que nous ayons contrôlé cet effet avec un champ magnétique externe, la même chose peut être faite en changeant la quantité d'électrons avec une grille et en gardant le champ magnétique constant. Cela permettrait une modulation rapide, atteignant éventuellement des vitesses térahertz, " a ajouté le Dr Chase Ellis, Conseil national de recherches postdoctorales, Branche des appareils à semi-conducteurs du NRL.

Outre l'impact technologique de ce travail, le groupe a développé une méthode non invasive, outil de « empreintes digitales » ultrasensible. Cet outil permet l'utilisation de nouvelles techniques d'analyse et l'identification et la caractérisation de différentes multicouches de graphène en mesurant la polarisation de la lumière réfléchie par le graphène dans un champ magnétique, même s'ils se couvrent les uns les autres.

Ce travail a testé avec succès trois théories différentes prédisant des propriétés riches pour le graphène monocouche et multicouche et déterminé des paramètres importants caractérisant le graphène multicouche, dont certains n'avaient jamais été mesurés auparavant.