西班牙光子科学研究所（ICFO）的研究人员以及石墨烯旗舰的其他成员已经达到了他们认为的最终光限制水平 - 能够将光线限制在一个原子的空间内。这可能为超小型光学开关，探测器和传感器铺平了道路。

“石墨烯使我们感到惊讶：没有人认为将光限制在单原子极限是可能的。它将开启一系列全新的应用，例如光学通信和低于1纳米的传感，ICREA负责该研究的ICFO教授Frank Koppens说。

这个研究团队，包括来自ICFO（西班牙），米尼奥大学（葡萄牙）和麻省理工学院（美国）的研究人员，使用称为异质结构的二维材料堆叠来构建新的纳米光学器件。他们采用石墨烯单层（作为半金属），并在其上堆叠六边形氮化硼（hBN）单层（绝缘体），并在其上沉积一系列金属棒。他们使用石墨烯，因为它可以以等离子体的形式引导光，等离子体是电子的振荡，与光强烈相互作用。

“起初我们正在寻找激发石墨烯等离子体的新方法。在途中，我们发现限制比以前更强，额外损失最小。所以我们决定以惊人的结果达到原子极限，“ICFO的主要作者David Alcaraz Iranzo说。

通过在设备中发送红外光，研究人员观察了等离子体如何在金属和石墨烯之间传播。为了达到可以想象的最小空间，他们决定尽可能地减小金属和石墨烯之间的间隙，以确定光的限制是否仍然有效，即没有额外的能量损失。有趣的是，他们发现即使单层hBN用作间隔物，等离子体仍然是激发的，并且可以在被限制在仅一个原子厚度的通道的同时自由传播。他们设法通过施加电压来打开和关闭这种等离子体传播，证明了在小于1纳米的通道中引导的光的控制。

这有可能实现仅1纳米厚的新型光电器件，如超小型光学开关，探测器和传感器。由于光场限制的范式转换，现在可以探索以前无法获得的极端光物质相互作用。二维材料的原子级工具箱现在也已经证明适用于许多类型的新设备，其中光和电子都可以控制甚至低至纳米级。

Graphene旗舰科技官员Andrea C. Ferrari教授及其管理小组主席补充说：“虽然旗舰产品正在推动新型应用的发展，特别是在光子学和光电子学领域，但我们并没有失去视力。本文报道的令人印象深刻的结果证明了旗舰工作前沿科学的相关性。达到光限制的最终极限可能会带来前所未有的小尺寸的新设备。