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Fiche détaillée Thèses
Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (26/02/2007), Christian Ricolleau (Dir.)
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Développement et organisation de nanostructures :
applications à l'exaltation des processus optiques pour la Biologie
Eric Le Moal1, 2

La fluorescence d'une molécule est sensible à son environnement électromagnétique. La présence d'une structure métallique modifie l'excitation et l'émission des fluorophores, par le jeu d'interférences et de couplages avec les plasmons de surface. Nous avons élaboré et caractérisé des films métalliques de différentes morphologies (films de nanoparticules, percolés, continus, plans, rugueux. . .). Leur influence sur la réponse optique
des fluorophores a été étudiée par la modélisation puis l'expérience, en fonction de la distance fluorophore-métal et de l'orientation moléculaire. Une amplification d'un à deux ordres de grandeur du signal détecté est observée, ainsi qu'une photostabilisation des fluorophores et une modification des transferts d'énergie intermoléculaires. Nous
démontrons l'intérêt de cette technologie pour améliorer la sensibilité dans les puces à ADN et pour l'imagerie des cellules et des tissus.
1 :  PPM - Laboratoire de Photophysique Moléculaire
2 :  Institut Langevin "ondes et images"
exaltation de fluorescence – substrat miroir – film métallique nanostructuré – plasmon de surface – puces à ADN – imagerie cellulaire

Nanostructure development and organization: applications to optical field enhancement in Biology
Molecule fluorescence is subject to the influence of its electromagnetic environment. Excitation and emission processes can be modified by the presence of a metallic structure, due to interference phenomena and coupling to surface plasmons. We elaborated and characterized metal films ranging in morphology from nanoparticles to percolated, continuous, plane and rough films. Their influence on fluorophore optical behavior was investigated by experiment and theoretical model, as a function of fluorophore-to-metal distance and molecular orientation. The detected signal is found to be amplified by one to two orders of magnitude. We moreover report fluorophore photostabilization and the modification of intermolecular energy tranfer processes. We demonstrate the interest in this technology for sensitivity improvement of DNA chip and for application in cell and tissue imaging.
fluorescence enhancement – mirror substrate – nanostructured metal film – surface plasmon – DNA-chip – cell imaging