Detection of graphene motion through light-matter interactions

Abstract

[ANGLÈS] In this thesis, we study both experimentally and theoretically the optical detection of the motion of graphene membranes based on fluorescence quenching of the emitters close to graphene. Fluorescence quenching occurs due to distance-dependent resonant energy transfer from the emitter dipoles to electron-hole dipoles in the graphene, and may be detected by lifetime measurement of the emitters. Nanoresonators consisting of graphene suspended over hole and trench structures coated with quantum dots are fabricated and their surface and emission properties characterised. The membranes are actuated electrostatically, and their movement is detected both mechanically by atomic force microscopy and also by lifetime measurements of the quantum dots.

[CASTELLÀ] En esta tesis, estudiamos experimental y teóricamente la detección óptica del movimiento de membranas de grafeno mediante la extinción de la fluorescencia de emisores ópticos cerca del grafeno. La extinción de fluorescencia es debida a la transferencia de energía resonante a partir de los dipolos de los emisores hacia dipolos electrón-hueco en el grafeno. Este efecto, que depende de la distancia entre los emisores y el grafeno, puede ser detectado por medidas de tiempo de vida de los emisores. Estudiamos igualmente las propiedades de superficie y de emisión de nano-resonadores, hechos a partir de membranas de grafeno suspendidas sobre estructuras que contienen huecos y trincheras cubiertos de cajas quánticas. Las membranas se accionan de manera electroestática y su movimiento se detecta mecánicamente con un microscopio de fuerza atómica y ópticamente gracias a las medidas de tiempo de vida de las cajas quánticas.

[CATALÀ] En aquesta tesi, estudiem experimentalment i teòrica la detecció òptica del moviment del grafè mitjançant l'extinció de la fluorescència d'emissors òptics propers al grafè. L'extinció és deguda a la distància de la transferència d'energia ressonant entre els dipols de l'emissor i els dipols electró-forat del grafè, i pot ser detectada mesurant la vida mitjana dels emissors. S'han fabricat nanoressonadors formats per grafè suspès sobre estructures amb forats o franges recobertes amb punts quàntics, i se n'han caracteritzat la superfície i l'emissió. Les membranes s'han desplaçat electroestàticament i el seu moviment s'ha detectat mecànicament mitjançant el microscopi de força atòmica (AFM) i també amb mesures de vida mitjana dels punts quàntics.