Les spectres obtenus (figure.VI.3) présentent tous l’apparition de deux pics supplémentaires sous le pic principal. Par déconvolution de chaque spectre, nous voyons qu’il comporte au moins 3 composantes. La composante majoritaire semble fixer la longueur d’onde maximale de fluorescence. Les deux autres composantes indiquent la présence d’états multiples de fluorescence dans la particule (figure.VI.3 et tableau.VI.2).
Lot de QRs λ moyen (nm) 18 nm 584 λ (%) 566 (14) 584 (66,2) 598 (19,8) 24nm 581 λ (%) 563 (0,1) 579 (72.1) 593 (27.8) 40 nm 585 λ (%) 564 (3,3) 583 (58) 594 (38,7) 62 nm 596 λ (%) 567 (6,7) 596 (90) 608 (3,5)
Tableau.VI.2. Longueurs d’ondes correspondantes aux mesures de d’intensité de fluorescence moyenne pour chaque lot de QRs et détails de chaque pics après déconvolution.
En considérant seulement le pic moyen, nous observons que la longueur d’onde d’émission de fluorescence des QRs n’est pas corrélée à la longueur du bâtonnet (tableau.VI.2).
De plus, lorsque l’on considère les émissions de fluorescence en fonction du diamètre de chaque lot de bâtonnets, aucune corrélation n’est observée (tableau.VI.3). Les mesures sont comparables car nous avons utilisé les mêmes germes pour la synthèse des QRs de quatre longueurs différentes. Le seul élément qui diffère dans la synthèse est la concentration des précurseurs de cadmium et de souffre.
Longueur
des QRs Diamètre du bâtonnet (nm)
Longueur d’onde d’émission de fluorescence (nm)
18 5,2 ± 0,3 590
24 5,8 ± 0,3 581
40 6 ±0,4 585
62 6,2 ±4 596
Tableau.VI.3. Etude de la longueur d’onde d’émission maximale de fluorescence en fonction du diamètre de chaque lot de particule.
La longueur d’onde d’émission de fluorescence n’est sans doute pas seulement fonction du diamètre de la particule (coquille + germe) ni de sa longueur.
D. Mesures des temps de vie
La mesure de fluorescence résolue en temps nous permet ici d’avoir des informations sur le comportement des QRs en solution. Les mesures sont faites sur les gouttes des QRs de quatre longueurs différentes. De même que pour les mesures de fluorescence, des filtres atténuateurs neutres sont appliqués au système afin d’éviter toute saturation du détecteur. Nous observons pour les quatre longueurs de QRs (18 nm, 24nm, 40 nm et 60 nm) le même comportement : un taux de décroissance rapide de la fluorescence suivi d’un ralentissement. Dans le cas des QR 26, nous observons une diminution plus lente de la fluorescence dans les premières nanosecondes de l’enregistrement par rapport aux autres QRs. (figure.VI.4.b).
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Figure.VI.4. Courbes de décroissance de fluorescence des QRs 18 nm (a), 24nm (b), 40 nm(c) et 62 nm(d) dans l’eau.
Ces courbes ont été ajustées par le logiciel ShymPhoTime, afin d’estimer le temps de vie de fluorescence des QRs (tableau.VI.4).
QR 18 nm ! (ns) (%) 18.7 (72) 5.1 (19) 0.8 (9) QR 26 nm ! (ns) (%) 9.1 (73) 7.9 (20) 1.2 (7) QR 40 nm ! (ns) (%) 18.5 (71) 4.5 (15) 0.6 (14) QR 62 nm ! (ns) (%) 21 (70) 8.3 (22) 0.8 (8)
Tableau.VI.4. Mesures des temps de vie en fonction de leurs prépondérance pour chaque lot de QRs.
Nous voyons premièrement qu’il existe une composante majoritaire, qui possède un taux de décroissance long (> 18 ns). La deuxième observation est l’ajustement de courbes à 3 paramètres exponentiels (!1, !2, !3) pour chaque courbe de décroissance. Cela indique que le phénomène d’émission de fluorescence est complexe pour les QRs. Ce type de décroissance a déjà été observé pour des protéines portant un ou plusieurs tryptophanes, qui en fonction de leur environnement
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respectif vont posséder des valeurs de décroissance différentes.5 La forme anisotrope de la particule, lui donne plus de possibilité de recombinaison électron-trou qui n’auront pas tous la même énergie et de plus la fluorescence peut provenir de différents émetteurs dans la nanoparticule.
II. Spectroscopie sur particule unique
Dans la partie précédente nous avons montré que les QRs en suspension , émettent des pics fin de fluorescence et possèdent des courbes de décroissance de fluorescence multi-exponentielle (lorsque leur concentration est de l’ordre du nanomolaire, afin d’éviter tout quenching). Afin de mieux comprendre la fluorescence de ces objets, les mesures d’intensité et d’émission ont été effectuées sur particules uniques à sec par fluorimétrie résolue en temps.
Les mesures sont faites dans les conditions suivantes : après forte dilution des QRs, une goutte de la suspension a été « spin-coaté » sur une surface de verre afin de répartir le plus d’objets uniques sur la surface, les mesures sont donc faites à sec. Un pré-scan de la surface a été effectué afin de déterminer la présence d’objets fluorescents sur la surface. Après la localisation d’un objet fluorescent, celui-ci est alors analysé. Le temps d’accumulation pour les mesures des temps de vie est de 60 secondes et le temps d’intégration des spectres d’émission de fluorescence est de 500 ms. Nous avons effectué les mesures sur chaque objet en enlevant les filtres d’absorption précédemment utilisés afin de recueillir assez de signal
A. Mesures des temps de vie
Les courbes de décroissances de l’intensité de fluorescence en fonction du temps présentent comme précédemment observé une décroissance très rapide suivi d’un ralentissement (figure.VI.5) comme celle obtenue en suspension colloïdale (figure.VI.4). Elles sont également ajustées par une triple exponentielle.
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Figure.VI.5. Courbes de décroissance de fluorescence sur particule unique des QRs 18 nm (a), 24nm (b), 40 nm(c) et 62 nm(d).
Les temps de vie alors mesurés sur les particules uniques sont très proches de ceux mesuré sur les QRs en suspension (tableau.VI.5).
QR 18 nm ! (ns) (%) 16.5 (75) 5.8 (16) 0.7 (9) QR 24 nm ! (ns) (%) 16 (68) 8 (22) 0.8 (10) QR 40 nm ! (ns) (%) 18.6 (77) 5.8 (13) 1 (10) QR 62 nm ! (ns) (%) 21.2 (73) 8.9 (21) 0.8 (6)
Tableau.VI.5. Mesures des temps de vie sur particule unique e pour différents lots de QR de rapports d’aspect variés.
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Les légères différences sont de l’ordre de 1 à 2 ns, pourraient être attribuées au changement d’environnement de la particule. En effet nous nous trouvons dans un système de particule unique à sec. Les différentes mesures sur particule unique après séchage, permettent de dire que les propriétés spectrales ne sont pas modifiées par ces conditions.
B. Spectres d’émission de fluorescence des QRs en fonction de leurs rapport