Intérêt du contrôle de l'émission spontanée pour la détection ultrasensible de molécules fluorescentes

Spontaneous emission control for ultrasensitive molecular fluorescence detection

• Auteur / Autrice : Cédric Bégon
• Direction : Hervé Rigneault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, électronique, optronique et systèmes
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluorescence

Molécules

Spectroscopie de fluorescence

Microscopie

Résumé

Nous avons mis en place un appareillage de spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS) afin de mesurer les coefficients de diffusion de fluorophores organiques diffusant librement dans un volume de 10 femtolitres (10'15 litres) défini par un filtrage confocal. La méthode d'analyse, adaptée au marqueur Cyanine 5 donne accès, pour une large gamme de concentrations (10'1 M-10'8 M), au nombre moyen fluorophores présents dans le volume confocal et à leur temps moyen de résidence. Le signal de fluorescence détecté pour chaque molécule sur un intervalle de temps donné est un paramètre clé qui conditionne la qualité de l'analyse. Afin d'améliorer la technique FCS, nous montrons qu'un miroir multicouche diélectrique planaire placé dans le volume confocal suffit à exercer un contrôle spatial de l'émission spontanée des fluorophores et augmente significativement le rapport signal sur bruit pour une même durée d'analyse.

We have implemented a fluorescence con-elation spectroscopy (FCS) set up to coefficients for fluorescent organic molecules freely diffusing into a confocal volume of 10 femtolitres (10-15 litres). The technique, which uses Cyanine 5 reporters gives, for a wide range of concentrations (1011 M-10'8 M), the mean number of fluorescent molecules present into the confocal volume and their mean residence time. The detected signal per molecule per unit time is a key parameter which defines the accuracy of the measurements. To improve the FCS technique, we show that a dielectric multilayer mirror located into the confocal volume alters the radiation pattern for the fluorescent molecules and enhances the signal to noise ratio per molecule per unit time.