FECYTMAT- GRAFENO_V1

EL GRAFENO Y LOS LÁSERES Autores MIGUEL ANTON REVILLA EDUARDO CABRERA GRANADO FERNANDO CARREÑO SANCHEZ OSCAR GOMEZ CALDERON ISABEL GONZALO FONRODONA JOSÉ MANUEL GUERRA PEREZ SONIA MELLE HERNÁNDEZ MARGARITA SANCHEZ BALMASEDA ROSA WEIGAND TALAVERA Grupo UCM de Física del Láser, Óp7ca Cuán7ca y Óp7ca No Lineal Dpto. Óp7ca Fac. Ciencias Físicas y Fac. Óp7ca y Optometría FECYTMAT, 26, 29 y 30 de abril de 2013
1 Ac7vidad del grupo Láseres
Teórico
Interacción radiación-materia.
Optica no lineal, fotónica
Experimental
Láseres de estado sólido cw, µs, ns, fs.
 Nd:YAG
 Nd:YLF
 Titanio:Zafiro (6 fs)
 Colorantes
 Rubí
 Láseres de fibra
Procesos
 Amplificación de radiación
 Absorción a dos fotones
 Saturación de la absorción
 Efecto Kerr óptico
 Luz lenta en fibras ópticas
 Quemado espectral

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2 Grafeno. Fundamentos Síntesis física:
Exfoliación
CVD (chemical vapour deposition)
Crecimiento epitaxial en SiC….
Síntesis química:
Reducción de GO
Sonicación de grafito….
Propiedades ópticas
1. Igual absorción lineal (2.3 %)
a todas las frecuencias
2. Presenta absorción saturada
Propiedades eléctricas y mecánicas
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3 Láseres pulsados con grafeno Absorción saturada = Interruptor Óptico
Graphene Saturable Absorber Mirror
Conmutación de ganancia
Bloqueo de modos
Monocapa de grafeno
Transferido por Graphenea
Laser Phys. 23 (2013) 025003
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4 Modelización teórica
 Potencias y duraciones típicas para micromecanizado.
 General para cualquier longitud de onda, es decir para cualquier láser
 Se puede modificar un láser ya fabricado
 Se obtienen pulsos desde µs a ps
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5 Láseres de fibra
Comunicaciones ópticas, metrología,
diagnóstico biomédico
λ(Er3+)@1.5 µm
8 MHz
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6 Óp7ca ultrarrápida en grafeno Oscilador láser de Titanio:zafiro
Diseño propio
Pulsos de 6 fs a 80 MHz
1 nJ/pulso
I≈2×1014 W/m2
2
E =
I ≈ 109 V/m
ncε0
P = ε0 ( χ (1) E + χ (2) EE + χ (3) EEE + ...)
Efecto Kerr en grafeno
n = n0 + n2I
Dinámica de portadores
€
€
Z-scan
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7 UCNPs y GO para biosensores UCNP: upconversion nanoparticle FRET: Fluorescence Resonant Energy Transfer
NaGdF4:Er3+/ Yb3+, 35 nm
Excitación IR,
Fluorescencia VIS
FRET eficiente entre UCNPs y GO:
Plataforma biosensora altamente sensible
Inhibición de la fluorescencia producida
por complejos aptámero-UCNPs-GO
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8 Intercambio de energía entre un QD y una hoja de grafeno Sistema: un único QD cerca de una hoja monocapa
de grafeno (nanodisco 8-15 nm), embebidos en el
cristal fotónico.
 El QD se modeliza como un sistema atómico tipo Λ.
El cristal fotónico modifica el ritmo de decaimiento
espontáneo del QD.
 La capa de grafeno en forma de disco soporta
oscilaciones de carga localizadas inducidas por el
campo de control (E02) y el de prueba (E03).
 Transferencia de energía (WQD)
debida a la interacción entre las
excitaciones ópticas en el QD y el
nanodisco de grafeno.
Phys. Rev. B 86 125452 (2012)
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9 Aumento de la absorción a dos fotones en nanocompuestos grafeno-­‐QD Un único QD está colocado cercano a una
hoja monocapa de grafeno. El voltaje
aplicado a la capa de grafeno cambia la
resonancia plasmónica.
•  El QD se excita con un láser IR (ω).
•  El disco de grafeno presenta oscilaciones de
carga inducidas por el láser.
La frecuencia del plasmón satisface: ω21=2ωsp.
•  El coeficiente de absorción a dos
fotones del QD depende fuertemente
de la separación R y del voltaje Vg.
Phys. Rev. B (April, 2013), enviado
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10 Agradecimientos
Financiación Nacional:
FIS2009-07870 Desarrollo de un oscilador láser de Ti:zafiro de una octava de espectro,
estabilizado en fase y aplicaciones.
FIS2010-22082 Memorias Cuánticas de banda ancha en nanomateriales fotónicos
Financiación autonómica: GR35/10-A
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