Photothermal self-oscillation and laser cooling of graphene optomechanical systems

Nano Letters

Volumn 12, Issue 9, 2012, Pages 4681-4686

  Barton, Robert A ^a   Storch, Isaac R ^a   Adiga, Vivekananda P ^a   Sakakibara, Reyu ^b   Cipriany, Benjamin R ^a   Ilic, B ^c   Wang, Si Ping ^a   Ong, Peijie ^a   McEuen, Paul L ^a   Parpia, Jeevak M ^a   Craighead, Harold G ^a  

^a Cornell University   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c Department of Theoretical and Applied Mechanics and the Cornell Nanofabrication Facility   (United States)

Author keywords

Graphene; laser cooling; nanoelectromechanical systems (NEMS); optomechanics; photothermal force; self oscillation

Indexed keywords

FABRY-PEROT CAVITY; HIGH THERMAL CONDUCTIVITY; LOW MASS; MECHANICAL RESONATORS; NANO ELECTROMECHANICAL SYSTEMS; OPTO-MECHANICS; OPTOMECHANICAL SYSTEMS; PHOTO-THERMAL; PHOTONIC SIGNAL PROCESSING; QUANTUM GROUND STATE; SELF-OSCILLATIONS; TUNABLE FREQUENCY; VIBRATIONAL MODES;

CONTINUOUS WAVE LASERS; LASER COOLING; SIGNAL PROCESSING;

GRAPHENE;

GRAPHITE; NANOMATERIAL;

ARTICLE; CHEMISTRY; COLD; EQUIPMENT DESIGN; EQUIPMENT FAILURE ANALYSIS; INSTRUMENTATION; LASER; METHODOLOGY; MICROELECTROMECHANICAL SYSTEM; OPTICAL INSTRUMENTATION; PARTICLE SIZE; PHOTOCHEMISTRY; TELECOMMUNICATION; TEMPERATURE; ULTRASTRUCTURE;

COLD TEMPERATURE; EQUIPMENT DESIGN; EQUIPMENT FAILURE ANALYSIS; GRAPHITE; LASERS; MICRO-ELECTRICAL-MECHANICAL SYSTEMS; NANOSTRUCTURES; OPTICAL DEVICES; PARTICLE SIZE; PHOTOCHEMISTRY; TELECOMMUNICATIONS; TEMPERATURE;

EID: 84866332793     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl302036x     Document Type: Article

References (43)

1. Kippenberg, T. J.; Vahala, K. J. Science 2008, 321 (5893) 1172-1176
2. Favero, I.; Karrai, K. Nat. Photonics 2009, 3 (4) 201-205
3. Zalalutdinov, M.; Zehnder, A.; Olkhovets, A.; Turner, S.; Sekaric, L.; Ilic, B.; Czaplewski, D.; Parpia, J. M.; Craighead, H. G. Appl. Phys. Lett. 2001, 79 (5) 695-697
4. Metzger, C. H.; Karrai, K. Nature 2004, 432 (7020) 1002-1005
5. Arcizet, O.; Cohadon, P. F.; Briant, T.; Pinard, M.; Heidmann, A. Nature 2006, 444 (7115) 71-74
6. Gigan, S.; Bohm, H. R.; Paternostro, M.; Blaser, F.; Langer, G.; Hertzberg, J. B.; Schwab, K. C.; Bauerle, D.; Aspelmeyer, M.; Zeilinger, A. Nature 2006, 444 (7115) 67-70
7. Schliesser, A.; Del'Haye, P.; Nooshi, N.; Vahala, K. J.; Kippenberg, T. J. Phys. Rev. Lett. 2006, 97 (24), 243905.
8. Thompson, J. D.; Zwickl, B. M.; Jayich, A. M.; Marquardt, F.; Girvin, S. M.; Harris, J. G. E. Nature 2008, 452 (7183) 72-76
9. Anetsberger, G.; Arcizet, O.; Unterreithmeier, Q. P.; Riviere, R.; Schliesser, A.; Weig, E. M.; Kotthaus, J. P.; Kippenberg, T. J. Nat. Phys. 2009, 5 (12) 909-914
10. Arcizet, O.; Briant, T.; Heidmann, A.; Pinard, M. Phys. Rev. A 2006, 73 (3), 71-74.
11. Bagheri, M.; Poot, M.; Li, M.; Pernice, W. P. H.; Tang, H. X. Nat. Nanotechnol. 2011, 6 (11) 726-732
12. Hossein-Zadeh, M.; Vahala, K. J. IEEE Photonics Technol. Lett. 2008, 20 (1-4) 234-236
13. Wiederhecker, G. S.; Chen, L.; Gondarenko, A.; Lipson, M. Nature 2009, 462 (7273) 633-636
14. Chan, J.; Alegre, T. P. M.; Safavi-Naeini, A. H.; Hill, J. T.; Krause, A.; Groblacher, S.; Aspelmeyer, M.; Painter, O. Nature 2011, 478 (7367) 89-92
15. Bunch, J. S.; van der Zande, A. M.; Verbridge, S. S.; Frank, I. W.; Tanenbaum, D. M.; Parpia, J. M.; Craighead, H. G.; McEuen, P. L. Science 2007, 315 (5811) 490-493
16. Barton, R. A.; Parpia, J.; Craighead, H. G. J. Vac. Sci. Technol., B 2011, 29 (5), 050801.
17. Chen, C. Y.; Rosenblatt, S.; Bolotin, K. I.; Kalb, W.; Kim, P.; Kymissis, I.; Stormer, H. L.; Heinz, T. F.; Hone, J. Nat. Nanotechnol. 2009, 4 (12) 861-867
18. Singh, V.; Sengupta, S.; Solanki, H. S.; Dhall, R.; Allain, A.; Dhara, S.; Pant, P.; Deshmukh, M. M. Nanotechnology 2010, 21, (16).
19. van der Zande, A. M.; Barton, R. A.; Alden, J. S.; Ruiz-Vargas, C. S.; Whitney, W. S.; Pham, P. H. Q.; Park, J.; Parpia, J. M.; Craighead, H. G.; McEuen, P. L. Nano Lett. 2010, 10 (12) 4869-4873
20. Lee, C.; Wei, X. D.; Kysar, J. W.; Hone, J. Science 2008, 321 (5887) 385-388
21. Song, X. F.; Oksanen, M.; Sillanpaa, M. A.; Craighead, H. G.; Parpia, J. M.; Hakonen, P. J. Nano Lett. 2012, 12 (1) 198-202
22. Barton, R. A.; Ilic, B.; van der Zande, A. M.; Whitney, W. S.; McEuen, P. L.; Parpia, J. M.; Craighead, H. G. Nano Lett. 2011, 11 (3) 1232-1236
23. Eichler, A.; Moser, J.; Chaste, J.; Zdrojek, M.; Wilson-Rae, I.; Bachtold, A. Nat. Nanotechnol. 2011, 6 (6) 339-342
24. Nair, R. R.; Blake, P.; Grigorenko, A. N.; Novoselov, K. S.; Booth, T. J.; Stauber, T.; Peres, N. M. R.; Geim, A. K. Science 2008, 320 (5881) 1308-1308
25. Gabor, N. M.; Song, J. C. W.; Ma, Q.; Nair, N. L.; Taychatanapat, T.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Levitov, L. S.; Jarillo-Herrero, P. Science 2011, 334 (6056) 648-652
26. Yan, J.; Kim, M.-H.; Elle, J. A.; Sushkov, A. B.; Jenkins, G. S.; Milchberg, H. M.; Fuhrer, M. S.; Drew, H. D. Nat. Nano. 2012, 7, 472-478
27. Poot, M.; van der Zant, H. S. J. Phys. Rep. 2012, 511 (5) 273-335
28. Teufel, J. D.; Donner, T.; Li, D. L.; Harlow, J. W.; Allman, M. S.; Cicak, K.; Sirois, A. J.; Whittaker, J. D.; Lehnert, K. W.; Simmonds, R. W. Nature 2011, 475 (7356) 359-363
29. O'Connell, A. D.; Hofheinz, M.; Ansmann, M.; Bialczak, R. C.; Lenander, M.; Lucero, E.; Neeley, M.; Sank, D.; Wang, H.; Weides, M.; Wenner, J.; Martinis, J. M.; Cleland, A. N. Nature 2010, 464 (7289) 697-703
30. Sun, X.; Zheng, J.; Poot, M.; Wong, C. W.; Tang, H. X. Nano Lett. 2012, 12 (5) 2299-2305
31. Perahia, R.; Cohen, J. D.; Meenehan, S.; Alegre, T. P. M.; Painter, O. Appl. Phys. Lett. 2010, 97 (19), 191112.
32. Holscher, H.; Milde, P.; Zerweck, U.; Eng, L. M.; Hoffmann, R. Appl. Phys. Lett. 2009, 94 (22), 223514.
33. Usami, K.; Naesby, A.; Bagci, T.; Nielsen, B. M.; Liu, J.; Stobbe, S.; Lodahl, P.; Polzik, E. S. Nat. Phys. 2012, 8 (2) 168-172
34. Carr, D. W.; Craighead, H. G. J. Vac. Sci. Technol. B 1997, 15 (6) 2760-2763
35. Metzger, C.; Favero, I.; Ortlieb, A.; Karrai, K. Phys. Rev. B 2008, 78 (3), 035309.
36. Kippenberg, T. J.; Rokhsari, H.; Carmon, T.; Scherer, A.; Vahala, K. J. Phys. Rev. Lett. 2005, 95 (3), 033901.
37. Zalalutdinov, M.; Aubin, K. L.; Pandey, M.; Zehnder, A. T.; Rand, R. H.; Craighead, H. G.; Parpia, J. M.; Houston, B. H. Appl. Phys. Lett. 2003, 83 (16) 3281-3283
38. Gysin, U.; Rast, S.; Ruff, P.; Meyer, E.; Lee, D. W.; Vettiger, P.; Gerber, C. Phys. Rev. B 2004, 69 (4), 045403.
39. Vogel, M.; Mooser, C.; Karrai, K.; Warburton, R. J. Appl. Phys. Lett. 2003, 83 (7) 1337-1339
40. Restrepo, J.; Gabelli, J.; Ciuti, C.; Favero, I. C. R. Phys. 2011, 12 (9-10) 860-870
41. De Liberato, S.; Lambert, N.; Nori, F. Phys. Rev. A 2011, 83 (3), 033809.
42. Balandin, A. A.; Ghosh, S.; Bao, W. Z.; Calizo, I.; Teweldebrhan, D.; Miao, F.; Lau, C. N. Nano Lett. 2008, 8 (3) 902-907
43. Camerer, S.; Korppi, M.; Jockel, A.; Hunger, D.; Hansch, T. W.; Treutlein, P. Phys. Rev. Lett. 2011, 107 (22), 223001.