(Phys.org) —Deux équipes de chercheurs, un travaillant en Arabie Saoudite, l'autre en Espagne, ont découvert indépendamment que l'ajout de vibrations à une surface de graphène permet une conversion plus efficace des photons en plasmons. Dans leurs papiers, tous deux publiés dans la revue Lettres d'examen physique , chaque équipe décrit comment elle a découvert que faire vibrer une surface de graphène bidimensionnelle (en utilisant deux méthodes différentes) entraînait une énorme augmentation de l'énergie lumineuse couplée.

Il est très courant et relativement facile d'utiliser la lumière ou l'électronique comme moyen de transporter des données. Ce qui est difficile, c'est d'utiliser les deux dans le même appareil. Le problème est de convertir les photons en électrons et vice-versa. Des recherches récentes ont montré que l'utilisation du graphène bidimensionnel comme moyen de le faire pourrait être faisable, mais jusqu'à maintenant, les scientifiques n'ont pu atteindre des rendements que d'environ 2 %. Dans ce nouvel effort, les deux équipes ont pu augmenter l'efficacité à 50 pour cent en faisant vibrer la surface du graphène de manière ajustable lorsqu'elle était touchée par la lumière.

Le graphène est utilisé en raison de sa structure en nid d'abeille unique qui permet des plasmons de longue durée - des quasi-particules qui ont une propriété d'oscillation - qui peuvent être réglées sur les fréquences souhaitées. Les méthodes actuelles de couplage qui reposent sur la mise en forme du graphène en rubans se sont révélées très inefficaces en raison de la diffusion sur les bords (et du fait que l'approche ne permet pas de régler les motifs.)

Pour réduire la diffusion, les deux équipes ont appliqué une force vibrante à la feuille de graphène. L'équipe saoudienne a attaché un actionneur - l'équipe espagnole a ajouté un matériau piézoélectrique comme base au graphène. Les deux ont abouti au même résultat, à savoir, faisant vibrer les électrons à la surface du graphène lorsqu'ils étaient frappés par des photons - en ajustant les vibrations, ils ont permis d'éveiller les électrons de conduction en plasmons, qui par la suite pourraient être traités par des composants électroniques.

Les résultats des deux équipes ne sont que la première étape de la création de mécanismes capables d'associer des fonctions électroniques à des photons qui pourraient un jour conduire à des dispositifs tels que des détecteurs chimiques supersensibles exotiques, de nouveaux types de cellules photovoltaïques ou de dispositifs nano-optoélectroniques à usage général.

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