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Posté par Redbran le Jeudi 16/03/2017 à 00:00
D'où vient la brillance des nanoparticules d'or ?
?Comment s'explique la très intense luminescence d'une nanoparticule d'or, pourtant bien terne ? Une étude approfondie de l'Iramis précise le rôle joué par les "résonances de plasmons de surface" dans l'absorption et l'émission de lumière par les nanoparticules individuelles. Une piste prometteuse pour l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La...) biologique en profondeur !

Des nanobâtonnets d'or (10 nm × 40 nm) émettent une lumière verte quand ils sont éclairés en infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière...). Or cette lumière est près d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un...) de fois plus intense que celle émise par les molécules organiques fluorescentes les plus efficaces ! Pourquoi ?

À l'aide d'un microscope à force atomique (Le microscope à force atomique (ou AFM pour atomic force microscope) est un dérivé du microscope à effet tunnel (ou Scanning Tunneling Microscope, STM), qui peut...) et d'un microscope optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.), des chercheurs ont étudié la luminescence (La luminescence est une émission de lumière dite "froide", par opposition à l'incandescence qui elle est chaude.) de l'or en observant la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la...) des photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...) absorbés et émis, en relation avec la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures...) des nanobâtonnets.

La luminescence verte résulte de l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux...) de deux photons infrarouges par le nano-objet. Celle-ci est exacerbée par une résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à...) plasmon longitudinale, c'est-à-dire lorsque l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) des photons infrarouges coïncide avec celle d'oscillations collectives des électrons libres de l'or (plasmons de surface) selon l'axe des bâtonnets. On observe ensuite que l'émission verte de luminescence est très fortement polarisée selon l'axe transverse du bâtonnet (En biologie, le bâtonnet (ou « cellule en bâtonnet ») est une cellule réceptrice situé au fond de l'œil et composant, avec les cônes, les cellules photosensibles de la rétine qui transforme...). Ceci atteste du rôle clé du mode de plasmon, cette fois transverse, dans l'émission de lumière. La double résonance plasmons, longitudinale et transverse, explique la très forte luminescence observée.

Des nanosources de lumière reposant sur la fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.) à deux photons sont très intéressantes pour l'imagerie biologique profonde car l'infrarouge proche pénètre mieux que le visible dans les tissus. La sélectivité spatiale attendue est également excellente parce que les photons infrarouges ne peuvent être absorbés par paires au point (Graphie) focal du microscope.

Référence publication:
Two-photon luminescence of single colloidal gold nanorods: revealing the origin of plasmon relaxation in small nanocrystals, J. Phys. Chem.

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Source: CEA