Spectroscopy of hybrid nanoprobes with a metallic core

Fluctuation Correlation Spectroscopy has been used to characterize the optical response of molecules and individual gold nanobeads, in solution. The latter are functionalized or not, and are aimed to be used as new biochemical nanoprobes. All the experiments were carried on an optimized confocal or/and biphotonic microscope in order to detect very weak signals. Several filtering procedures of the fluorescence signal and correlation calculation algorithms were used to precisely analyze the data. I show that the impulsional tensorial response of the microscope has to be taken into account to fit the correlation curves of particles with an anisotropic emission diagram. I have studied three different kinds of nanoprobe. I have proved that fluctuation correlation spectroscopy can be used to characterize fluorescent calcium probes such as Oregon Green Bapta 5N. I have also pointed out the limits of the method. I have enlightened and characterized an unexpected anisotropy of the two photon absorption and emission of the photoluminescence of gold nanospheres. Its interpretation stresses out the importance of the surface states and of the dynamics of the ligands. I have also studied nanoprobes made of a gold nanobead functionalized with chromophores. An original method, based on the hybrid nature of the probe, has been used to demonstrate the heterogeneity of such systems, fluorophore aggregates formation and the very strong quenching of the fluorescence of the chromophores linked to the gold nanoparticles.
La spectroscopie de corrélation de fluctuation a été utilisée pour étudier la réponse optique, en solution, de molécules et de billes d'or nanométriques individuelles, fonctionnalisées ou non, en vue du développement de nouvelles sondes biochimiques. Les expériences réalisées s'appuient sur un système de microscopie confocale et/ou biphotonique optimisé pour la détection de faibles signaux. Plusieurs procédés de filtrage du signal de fluorescence et d'algorithmes de calcul de la corrélation ont permis une analyse détaillée des signaux acquis. A travers un modèle original, je montre qu'il faut tenir compte de la réponse impulsionnelle tensorielle du microscope lors de l'ajustement des courbes de corrélation de particules ayant un diagramme d'émission anisotrope. Je me suis intéressé à trois types de nanosondes différentes. J'ai montré que l'on peut caractériser efficacement des sondes calciques comme l'Oregon Green Bapta 5N par spectroscopie de corrélation de fluctuations tout en pointant les limites de la méthode. J'ai ensuite mis en évidence et caractérisé une anisotropie inattendue de l'absorption à deux photons et de l'émission de photoluminescence de nanosphères d'or. Son interprétation montre l'importance du rôle des états de surface et de celui des ligands et de leur dynamique. J'ai aussi caractérisé des nanosondes formées de particule d'or fonctionnalisées avec des chromophores. Une technique originale s'appuyant sur la nature hybride de la sonde, m'a permis de démontrer l'hétérogénéité de ces systèmes, la formation d'agrégats de fluorophores et la très forte annihilation de la fluorescence des chromophores liés aux particules d'or.