Nanoparticules moléculaires fluorescentes photocommutables : effet d'amplification géante, spectroscopie de nanoparticule individuelle

par Jia Su

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Keitaro Nakatani.

Thèses en préparation à Cachan, Ecole normale supérieure , dans le cadre de École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne) depuis le 01-09-2011 .


  • Résumé

    Des nanoparticules moléculaires photocommutables ont été obtenues à partir de nouvelles molécules dyades combinant efficacement un fragment photochrome et un fragment fluorescent. Ces nanoparticules constituent des systèmes optimaux, fortement émissifs, dont la photocommutation de fluorescence entre deux (ou plusieurs) états sous irradiation UV-visible peut atteindre un contraste total ON-OFF (jusqu’à 10000 :1), tout en manifestant une excellente photostabilité et résistance à la fatigue (>100 cycles). Contrairement aux molécules en solution, qui présentent une diminution de fluorescence proportionnelle au taux de conversion de l’unité photochrome, les nanoparticules montrent une extinction totale de fluorescence même à un taux de conversion photochrome très faible (<5%). Cette « photocommutation de fluorescence à amplification géante », étudiée par fluorescence stationnaire et fluorescence résolue en temps combinée à la microscopie à force atomique, a pour origine un transfert d'énergie intermoléculaire à longue portée de type Förster au sein de chaque nanoparticule. Ceci conduit à l’extinction d’un grand nombre de molécules fluorescentes (plus de 400) par molécule photochrome convertie.

  • Titre traduit

    Photoswitchable fluorescent molecular nanoparticles : giant amplification effect, single nanoparticle spectroscopy


  • Résumé

    We have prepared several different photoswitchable fluorescent molecular nanoparticles, based on novel dyad molecules, advantageously combining photochromic and fluorescent moieties. Such nanoparticles represent a state-of-the-art system, showing bright emission, reversible fluorescence photoswitching between two (or multiple) states upon UV-visible irradiation, complete ON-OFF contrast (up to 10000:1), excellent photostability and fatigue-resistance (>100 switching cycles). Contrasting molecules in solution, where the initial fluorescence’s decrease upon light is proportional to the conversion of the photochromic moiety, the nanoparticles exhibit a complete fluorescence quenching even at very low conversion (<5%) of the photochromic unit. This “giant amplification of fluorescence photoswitching”, studied by steady-state and time-resolved fluorescence combined with atomic force microscopy, originates from a long-range intermolecular Förster resonance energy transfer within each nanoparticle. This leads to the quenching of a large number of fluorescent molecules (more than 400), for only one converted photochromic molecule.