VERS UNE PHOTONIQUE QUANTIQUE À BASE DE CRISTAUX 2D - A. Reserbat-Plantey - ICFO - Barcelona. Spain.

Débute à 
Montréal (Québec) Canada


               L’aspect le plus impressionnant des matériaux 2D n’est pas le fait qu’ils incluent une grande variété de propriétés électroniques et optiques (métaux, semi-conducteurs, supraconducteurs, ferroïques, ...). Leur spécificité réside dans leur capacité à être combinables/empilables avec d’autres matériaux, émetteurs quantiques ou des éléments photoniques. Ils peuvent même être former des plans tournés avec d’autres matériaux 2D.  

               Dans mon séminaire, je présenterai quelques illustrations de cet unique degré de liberté dans le contexte de la science des matériaux, de l’optomécanique et de la nanophotonique quantique (1). En particulier, j’introduirai des dispositifs à base de résonateurs mécaniques et graphène suspendus quelques dizaines de nanomètres au-dessus de nano-diamants renfermant des sources de photons uniques (centres NV) (2). Le couplage optomécanique entre le déplacement du graphène et l’émission des centres NV est basé sur l’interaction dipôlaire en champ proche, ce qui le rend adapté aux dispositifs nanométriques. Les résonateurs mécaniques semi-conducteurs (WSe2, MoSe2) présentent également des facteurs de qualité mécaniques élevés, qui peuvent être utilisés pour étudier les propriétés thermiques de ces matériaux (3, 4) .  Ensuite, je montrerai un système hybride légèrement différent composé d’émetteurs quantiques extrêmement fins spectralement  (FWHM ~ 40 MHz) et des matériaux 2D situés dans leur champ proche (5). Les dimensions nanométriques de ce type d’échantillon permettent de manipuler l’émetteur quantique sur une large gamme spectrale (décalage en énergie > 400 GHz) et temporelle (modulation temporelle ~ 100 MHz), ce qui en fait une source de photons uniques intégrée et ultra-compacte (6). Inversement, cela offre une nouvelle approche de la détection optique des propriétés des matériaux 2D (comme la plasmonique  (7)) en utilisant un seul émetteur comme nano-sonde.

               Enfin, j’introduirai le projet de recherche que je porte pour ma candidature à l’Université de Montréal qui s’articule autour de la maîtrise du confinement excitonique au sein d’un cristal 2D pour former une ou plusieurs sources de photons uniques. Quelles stratégies adopter pour confiner un exciton ? Quelles possibilités d’intégration de ces dispositifs ? Quelle nature de l’interaction entre deux émetteurs quantiques dans un cristal 2D ? Quelles nouvelles propriétés de ces réseaux ?

 
Références




    1. A. Reserbat-Plantey, I. Epstein, I. Torre, A. T. Costa, P. A. D. Gonçalves, N. A. Mortensen, M. Polini, J. C. W. Song, N. M. R. Peres, F. H. L. Koppens, Quantum Nanophotonics in Two-Dimensional Materials. ACS Photonics. 8, 85–101 (2021).
    1. A. Reserbat-Plantey, K. G. Schädler, L. Gaudreau, G. Navickaite, J. Güttinger, D. Chang, C. Toninelli, A. Bachtold, F. H. L. Koppens, Electromechanical control of nitrogen-vacancy defect emission using graphene NEMS. Nat. Commun. 7, 3–8 (2016).
    1. N. Morell, S. Tepsic, A. Reserbat-Plantey, A. Cepellotti, M. Manca, I. Epstein, A. Isacsson, X. Marie, F. Mauri, A. Bachtold, Optomechanical Measurement of Thermal Transport in Two-Dimensional MoSe 2 Lattices. Nano Lett. 19, 3143–3150 (2019).
    1. N. Morell, A. Reserbat-Plantey, I. Tsioutsios, K. G. Schädler, F. Dubin, F. H. L. Koppens, A. Bachtold, High Quality Factor Mechanical Resonators Based on WSe2 Monolayers. Nano Lett. 16, 5102–5108 (2016).
    1. K. G. Schädler, C. Ciancico, S. Pazzagli, P. Lombardi, A. Bachtold, C. Toninelli, A. Reserbat-Plantey, F. H. L. Koppens, Electrical Control of Lifetime-Limited Quantum Emitters Using 2D Materials. Nano Lett. 19, 3789–3795 (2019).
    1. C. Ciancico, K. G. Schädler, S. Pazzagli, M. Colautti, P. Lombardi, J. Osmond, C. Dore, A. Mihi, A. P. Ovvyan, W. H. P. Pernice, E. Berretti, A. Lavacchi, C. Toninelli, F. H. L. Koppens, A. Reserbat-Plantey, Narrow Line Width Quantum Emitters in an Electron-Beam-Shaped Polymer. ACS Photonics. 6, 3120–3125 (2019).
    1. D. Cano, A. Ferrier, K. Soundarapandian, A. Reserbat-Plantey, M. Scarafagio, A. Tallaire, A. Seyeux, P. Marcus, H. de Riedmatten, P. Goldner, F. H. L. Koppens, K.-J. Tielrooij, Fast electrical modulation of strong near-field interactions between erbium emitters and graphene. Nat. Commun. 11, 4094 (2020).



https://umontreal.zoom.us/j/96635991568?pwd=bUVTd2RJTUZpeVBsVlV1WjMxUWtYZz09

ID de réunion : 966 3599 1568

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