Author: Vincent Chabot
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 182

View

Book Description

Author: Olivier Loison
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :

View

Book Description
Les plasmons de surface sont des modes d'oscillation collectifs des électrons de conduction à l'interface entre métal et diélectrique. La plasmonique est un domaine de l'optique basé sur les propriétés de confinement et d'exaltation du champ électromagnétique offertes par ces modes. La plasmonique est en particulier utilisée dans les biocapteurs en permettant de quantifier et de suivre la dynamique d'interaction de biomolécules. La spécificité de ces capteurs dits à résonance de plasmon de surface, connus sous l'acronyme anglais SPR, est qu'ils ne nécessitent aucun marquage. La sensibilité de la SPR repose sur la forte dépendance des conditions de résonance à l'indice de réfraction local du diélectrique étudié. En particulier, l'indice de réfraction varie en fonction de la concentration en biomolécules à la surface du capteur. Nous proposons ici un dispositif original en transmission (tSPR) préservant la forte sensibilité caractéristique de la SPR standard. Nous montrons que cette configuration permet une haute densité de parallélisation des mesures. Le multiplexage offert par la tSPR est supérieur d'environ un ordre de gràndeur à celle de la SPR classique. Le plasmon de surface propagatif (PSP) est associé à un champ évanescent.L'intensité élevée du champ et son fort confinement axial ont été récemment mis à profit dans des expériences d'imagerie de fluorescence médiée par les plasmons de surface (SPF). De plus, la présence d'une interfade métallique au voisinage d'un fluorophore induit de nouveaux mécanismes de relaxation, notamment via le plasmon de surface, provoquant une chute abrupte de la durée de vie de fluorescence. L'information de durée de vie peut être extraite à l'aide d'un microscope d'imagerie de temps de vie de fluorescence (FLIM). Nous montrons que l'imagerie FLIM couplée avec des plasmons de surface permet obtenir une mesure nanométrique de la distance métal-fluorphore. Nous montrons qu'un tel dispositif est adapté à la tomographique de membrane plasmique sur des cellules avec une résolution axiale de l'ordre de 15 nm

Author: Samuel Ouellet
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 85

View

Book Description

Author: Emmanuel Maillart
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 287

View

Book Description
Les besoins actuels grandissants pour l'analyse des interactions biomoléculaires nécessitent le développement de systèmes automatisés à forte capacité et haut débit comme la microscopie de fluorescence qui reste une méthode de prédilection. Bien que les méthodes directes (sans marquage des molécules à analyser) présentent une sensibilité plus faible que celles utilisant des marqueurs, leurs nombreux avantages (suivi en temps réel, préparation simplifiée des échantillons) sont des atouts d'importance pour l'analyse quantitative des interactions biomoléculaires. En outre, l'imagerie en résonance des plasmons de surface permet de mesurer simultanément de nombreuses interactions comme les méthodes avec marqueurs. Pour élaborer un tel dispositif, nous avons d'abord identifié les différents paramètres critiques, susceptibles d'être améliorés, comme la nature de la couche métallique. L'utilisation du capteur ainsi développé repose en grande partie sur la chimie de surface: nous avons choisi la synthèse électrochimique de films de polypyrrole qui permet, de manière contrôlée et structurée, une fonctionnalisation simple et robuste de plots contenant diverses molécules. Parallèlement, nous avons développé un programme d'acquisition d'images dont le traitement permet de suivre en temps réel les réactions biomoléculaires sur chaque plot et d'en extraire constantes d'association, de dissociation et d'affinité entre molécules. Enfin, nous avons démontré les possibilités d'application de ce système à l'étude de maladies héréditaires ou du cancer à travers des interactions ADN/ADN (K-ras), ADN/protéines (p53), protéines/protéines (hCG) et oligosaccharides/protéines (HP6/SDF-1).

Author: Alexandra Sereda
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
Dépistage du VIH, test de grossesse, mais également surveillance des eaux, détection de contaminants agro-alimentaires : la biodétection est au coeur des problématiques de santé actuelles. Dans ce contexte, les biocapteurs plasmoniques connaissent depuis quelques années un essor particulièrement important : de plus en plus de sociétés, telles que HORIBA Scientific, proposent des prototypes commerciaux, destinés tant à des utilisateurs du domaine de la recherche que de l'industrie. Basée sur le phénomène de résonance des plasmons de surface (communément appelé SPR) la biodétection plasmonique repose sur l'extrême sensibilité d'une onde évanescente se propageant à l'interface entre un film d'or, la biopuce, et le milieu diélectrique couvrant, siège des interactions biomoléculaires étudiées. De manière plus concrète, toute adsorption de matériel biologique se produisant à cette interface entraîne une modification importante des propriétés optiques d'un faisceau de lumière réfléchi par la biopuce : le principe de transduction par SPR consiste alors à mesurer directement ces variations. A l'heure actuelle, différents modes d'interrogation, offrant des performances intéressantes, mais également des limitations propres à chaque configuration. Pour répondre aux exigences de précision et de dynamique de mesure posées par de nombreuses applications, un développement théorique et instrumental, présenté dans ce document, a été initié dans le but de proposer un nouveau un nouveau mode d'interrogation des biopuces plasmoniques : l'interrogation multi-spectrale. Les résultats obtenus par cette technique ont été exploités pour concevoir et réaliser une source multi-spectrale à base de LEDs, particulièrement avantageuse vis-à-vis des configurations existant à l'heure actuelle. La caractérisation du système développé dans le cadre du diagnostic génétique (mucoviscidose) et celui du cancer, ouvre la voie à une nouvelle génération de biocapteurs performants, compacts et de coût relativement raisonnable, présentant un potentiel industriel certain.

Author: Mohamed Nakkach
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
Dans cette thèse nous avons ajouté le contrôle du paramètre spectral pour donner plus de degré de liberté à l'instrument basé sur l'Imagerie par Résonance des Plasmons de Surface (SPRI), développant un système instrumental à interrogation angulo-spectrale. Pour valider notre travail, nous avons pris comme modèle d'étude un milieu diélectrique absorbant à unelongueur d'onde visible. La fonction diélectrique complexe est traitée par le modèle de Lorentz et la relation entre la partie réelle et imaginaire de l'indice optique est assurée par la relation de Kramers-Kronig. Nous avons commencé par injecter dans la cellule de mesure un colorant absorbant à 630 nm et mesuré la réflectivité angulo-spectrale avec ce milieu. Ensuite, un programme d'ajustement, que nous avons développé, a été utilisé pour le calcul inverse et la détermination des paramètres optiques à partir des données de l'expérience. Cet ajustement permet d'extraire la partie réelle et la partie imaginaire de l'indice de réfraction démontrant la possibilité d'applications de type spectroscopique. Nous avons également intégré successivement à la surface des molécules d'ADN marquées par différents chromophores pour voir l'effet de la position d'absorption sur la variation de réflectivité angulo-spectrale. En plus des milieux absorbants, nous avons fabriqué des réseaux diélectriques et métalliques et les avons intégrés à la surface du prisme. Les structures utilisées avaient une période de 250 nm et une épaisseur de 300 nm en PMMA. Cette condition nous a permis de voir un plasmon bandgap centré à 735 nm. Cette étude expérimentale est validée par une étude théorique en utilisant la méthode RCWA pour simuler la réponse des réseaux périodiques.

Author: Yang-Hyo Kim
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 112

View

Book Description
The optical resolution of microscopy is limited by the wave-like characteristic of the light. There are many recent advances in overcoming this diffraction limited resolution, but mostly focused on fluorescent imaging. Furthermore, there are few non-fluorescence wide-field super-resolution techniques that can fully utilize the applicable laser power to optimize imaging speed. Structured illumination microscopy is a super-resolution method that relies on patterned excitation. This thesis has presented novel applications of structured illumination microscopy to surface plasmon resonance fluorescence and pump-probe scattering imaging. First, structured illumination microscopy was introduced to surface plasmon resonance fluorescence imaging for high signal-to-noise and high resolution. Secondly, a theoretical framework for three-dimensional wide-field pump-probe structured illumination microscopy has been developed to increase the lateral resolution and enable depth sectioning. Further, structured illumination wide-field photothermal digital phase microscopy is proposed as a high throughput, high sensitivity super-resolution imaging tool to diagnose ovarian cancer. Finally, I have derived the exact analytical solution to the heat conduction problem in which a sphere absorbs temporally modulated laser beam for photothermal microscopy. The proposed method also has a great potential to be applied to other pump-probe modalities such as transient absorption and stimulated Raman scattering.

Author: Yannick Goulam Houssen
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :

View

Book Description
Les plasmons de surface sont des modes d'oscillation collectifs des électrons de conduction à l'interface métal/diélectriques. Leurs propriétés sont particulièrement intéressantes pour des applications de biosensing et à la bio-imagerie photonique. Ils sont associés à des champs EM evanescents intenses et peuvent se coupler et modifier positivement des propriétés d'émission de bio-marqueur type fluorophores ou nanoparticules (NPs) métalliques. Les marqueurs (molécules fluorescentes, quantum dots, NPs) largement imposés en imagerie biologique, en médecine ou pour le diagnostic, présentent des inconvénients certains (photodestruction, faible intensité, clignotement, taille). Ceux ci peuvent être palliés en modifiant l'environnement proche de ces molécules. Dans ce travail de thèse nous avons en particulier étudié 2 aspects. Tout d'abord, un nouveau type d'imagerie de fluorescence alternative au TIRFM (Total Internai Reflection Fluorescence Microscopy) basée sur l'utilisation d'un film mince métallique. Nous avons étudié en détail, via des simulations et des expériences, l'interaction entre un film mince métallique et un fluorophore. Nous avons montré qu'une amplification du signal collecté était attendue ainsi qu'une réduction de la photodestruction. Ces résultats ont été appliqués à l'imagerie des phénomènes membranaires sur des cellules HEK. Dans une seconde partie, nous avons étudié le couplage entre une nanoparticule possédant un plasmon localisé et film mince métallique. Dans ce cas, nous avons obtenu une amplification d'un facteur 13 du signal diffusé par ces nanoparticules

Author: Benoit Rogez
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
Nous utilisons un microscope à effet tunnel (STM) associé à un microscope optique inversé pour l'excitation et la détection des plasmons de surface propagatifs et/ou localisés. L'excitation de ces plasmons est assurée par passage d'un courant tunnel inélastique entre la pointe du STM et la surface d'un film métallique mince (épaisseur de 50 nm) d'or ou d'argent déposé sur une lamelle de verre. Les fuites radiatives des plasmons de surface propagatifs et la lumière émise par les plasmons localisés dans le substrat de verre sont collectées par un microscope optique via un objectif à immersion. Il est alors possible de déterminer à la distribution spatiale et angulaire des émissions issues de ces plasmons de surface excités par STM, ainsi qu'à leur distribution en longueurs d'onde. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés au fonctionnement et à l'émission de lumière sous la pointe d'un microscope à effet tunnel fonctionnant à l'air. Nous montrons que la présence d'eau adsorbée au sein de la jonction tunnel, associée à la boucle d'asservissement du STM induit un mode de fonctionnement oscillant et périodique du STM sans lequel il serait difficile d'exciter les plasmons de surface. Ensuite, nous avons montré qu'il est possible de contrôler la directivité des plasmons de surface propagatifs excités par STM en excitant localement un nanofil d'or déposé sur le film d'or. L'étude détaillée de cette directivité nous a permis de démontrer que, contrairement au cas du nanofil d'or déposé sur verre, un nanofil d'or déposé sur film d'or ne se comporte pas comme un résonateur Fabry Pérot. Nous avons proposé un modèle simple dans lequel le nanofil est assimilé à un réseau linéaire d'antennes. Ce modèle permet de rendre compte des structurations spectrales et spatiales des plasmons de surface sur le film d'or résultant de l'ajout du nanofil d'or. Puis, nous avons étudié le couplage entre des nanofibres organiques fluorescentes (structures excitoniques) et les plasmons de surface propagatifs d'un film métallique d'or ou d'argent sur lequel ces nanofibres sont déposées. Nous avons ainsi montré que (i) la fluorescence de la nanofibre peut exciter des plasmons de surface à la surface du film d'or, (ii) la nanofibre organique agit comme un guide d'onde plasmonique et (iii) qu'il est possible d'injecter des plasmons de surface propagatifs du film excités par STM dans ces modes guidés par la nanofibre. D'autre part, en étudiant la figure d'interférences dans le plan de Fourier, nous avons pu confirmer que l'émission du dipôle sous la pointe STM et les plasmons de surface propagatifs excités par STM sont cohérents, donc issus du même événement tunnel. Enfin, nous discutons les effets du couplage entre des nanocristaux semiconducteurs (quantum dots) individuels et un monofeuillet de graphène. Nous montrons que la présence du graphène réduit d'un facteur ~10 la durée de vie de l'état excité des quantum dots déposés sur graphène par rapport aux quantum dots déposés sur verre. Pour les quantum dots déposés sur graphène, il résulte de cette réduction de la durée de vie de l'état excité, une baisse de l'intensité de fluorescence et une réduction du phénomène de scintillement avec un temps de résidence dans un état brillant globalement plus long que pour les quantum dots déposés sur verre. Les différents résultats obtenus au cours de cette thèse permettent de mieux comprendre l'excitation de plasmons de surface avec un microscope à effet tunnel, le couplage entre nanostructures plasmoniques et le couplage entre une structure plasmonique et une nanostructure excitonique. Ils ouvrent des perspectives intéressantes pour le développement de nanodispositifs hybrides plus complexes liants plasmons et excitons et contrôlés électriquement.

Author: Ewelina Kosior
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
Ce travail de thèse présente une combinaison unique d'imagerie X par contraste de phase avec la fluorescence X pour des échantillons biologiques étudiés par nanosonde par fluorescence X excitée par le rayonnement synchrotron. Les récents développements dans ce domaine ouvrent la possibilité d'une imagerie chimique quantitative à l'échelle sub-cellulaire. Ceci a été rendu possible par l'utilisation d'un outil unique qui est la station de nanoimagerie X ID22NI de l'ESRF qui permet de délivrer un faisceau sub-100 nm avec un très haut flux à haute énergie entrainant une sensibilité très haute, de l'ordre de quelques centaines d'atomes pour différents éléments (Fe, Cu, Zn...). Le couplage des informations issues de l'imagerie X par contraste de phase (masse surfacique de la cellule) et de la fluorescence X (masse surfacique des éléments chimiques) a pu être obtenu pour la première fois donnant accès à une cartographie des éléments chimiques constituant les cellules et de leurs fractions massiques absolues associées. Dans l'immédiat, il n'a été possible d'étudier des cellules qui ont été congelées rapidement puis lyophilisées, cependant, une nouvelle ligne de nanoimagerie, NINA, en construction à l'ESRF, fonctionnera comme un cryomicroscope et permettra l'analyse 2D/3D d'échantillons biologiques ou non congelés hydratés. L'extension de l'imagerie chimique 2D présentée dans ce travail à une imagerie 3D représente une importante avancée pour bon nombre de problématiques scientifiques en biologie. Une des limitations de ce type d'analyse est celle des dommages radio-induits à la suite de l'irradiation de l'échantillon par un haut flux de particules ionisantes. Il existe que peu ou pas d'étude sur les effets de la nanoanalyse par fluorescence X sur les cellules lyophilisées. Nous avons combiné l'imagerie de phase à l'imagerie par fluorescence X ce qui nous permis de conclure à une rétractation des structures cellulaires accompagnée d'une volatilisation des éléments du fait de l'irradiation lors de l'analyse par fluorescence X. Ces aspects ont été confortés par des analyses utilisant une technique complémentaire non-synchrotron de microscopie ionique en transmission et à balayage (STIM). Plus important encore, nous apportons ainsi un outil rapide et non-destructif pour la cellule (imagerie X de phase) qui permet de corriger la perte de masse due à la volatilisation d'éléments légers (C, H, O, N) de la matrice cellulaire. Cette démarche permet de fiabiliser l'analyse quantitative de la composition chimique cellulaire. Cette approche sera précieuse pour corriger ces effets de perte de masse lors de futures analyses tomographiques de cellules entières congelées hydratées. Nous avons également contribué à l'étude de distribution intracellulaire de nouvelles nanoparticules d'or ou de platine fonctionnalisées. Nous avons pu exploiter les données issues de la fluorescence X pour estimer le nombre de nanoparticules et la taille des clusters internalisés au sein des cellules. Toutefois, des expériences dédiées pour des analyses sur un plus grand nombre de cellules auxquelles l'imagerie X par contraste de phase serait menée en parallèle permettraient surement de préciser plus finement ces aspects quantitatifs sur le nombre de nanoparticules intracellulaires. Dans l'ensemble ce travail ouvre la possibilité d'une imagerie chimique quantitative absolue sub-cellulaire en 2D ou 3D avec la perspective d'imagerie corrélative avec de nombreuses techniques complémentaires notamment la microscopie électronique à transmission pour l'ultrastructure, la microscopie de fluorescence pour la localisation de proteines d'intérêts et d'autres techniques d'analyses chimiques telles le NanoSIMS ou le nano-PIXE.