Thèse soutenue

Nanophotoniques antennas pour la détection de fluorescence à une seule molécule et la nanospectroscopie dans les membranes cellulaires vivantes
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Auteur / Autrice : Raju Regmi
Direction : Jérôme WengerMaría García-Parajo
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Optique, photonique et traitement d'image
Date : Soutenance le 10/11/2017
Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Universitat politècnica de Catalunya - BarcelonaTech
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Fresnel (Marseille, France) - ICFO Instituto de Ciencias Fotónicas (Barcelone, Espagne)
Jury : Président / Présidente : Didier Marguet
Examinateurs / Examinatrices : Niek F. Van Hulst, Hervé Rigneault
Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Zijlstra, Guillermo Acuna

Résumé

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La spectroscopie de fluorescence de molécule individuelle a révolutionné le domaine des sciences biophysiques, en permettant la visualisation des interactions moléculaires dynamiques et des caractéristiques nanoscopiques avec une haute résolution spatio-temporelle. Le contrôle des réactions enzymatiques et l'étude de la dynamique de diffusion de molécules individuelles permet de comprendre l'influence et le contrôle de ces entités nanoscopiques sur plusieurs processus biophysiques. La nanophotonique basée sur la plasmonique offre des nouvelles opportunités de suivi d'évènements à molécule unique, puisque il est possible de confiner des champs électromagnétiques dans les hotspots à nano-échelle, à dimensions spatiales comparables à une molécule unique. Dans ce projet de thèse, nous explorons plusieurs plateformes de nanoantennas photoniques avec des hotspots, et nous avons démontré les applications dans l'amélioration de la spectroscopie de fluorescence de molécule individuelle. En utilisant la fluorescence burst analysis, l'analyse de fluctuations temporelle de fluorescence,TCSPC, nous quantifions les facteurs d'amélioration de fluorescence, les volumes de détection de nanoantennas; ainsi, nous discutons l'accélération de fluorescence photo dynamique. En alternative aux structures plasmoniques, des antennes diélectriques basées sur les dimères en silicone ont aussi démontré d'améliorer la détection de fluorescence à molécule unique, pour des concentrations micro molaires physiologiquement pertinentes. En outre, nous explorons des systèmes planaires antennas in box pour l'investigation de la dynamique de diffusion de la PE et de la SM dans les membranes des cellules vivantes.