Spectroscopie ultra-rapide
Spectroscopie de fluorescence résolue en temps
L’upconversion de fluorescence, le TCSPC et la phosphorescence mesurent la dynamique de fluorescence à différentes échelles de temps.
Présentation
Qu’est-ce que la fluorescence résolue en temps ?
La spectroscopie de fluorescence résolue en temps étudie les processus moléculaires dans l’état excité après excitation optique. En observant comment l’émission de fluorescence évolue, la mesure rend compte des voies de relaxation, du transfert d’énergie et de charge, et des interactions moléculaires qu’un spectre stationnaire ne peut pas fournir. Les systèmes HARPIA avec le module HARPIA-TF combinent une excitation ultra-rapide et une détection de fluorescence complémentaire pour différentes fenêtres temporelles.
Porte de Kerr
La porte de Kerr optique permet la fluorescence résolue en temps à l’échelle femtoseconde par porte optique. La fluorescence est polarisée et envoyée à travers un milieu de Kerr situé entre un polariseur et un analyseur croisé. Une impulsion de porte synchronisée induit une biréfringence brève, ouvrant une fenêtre de quelques centaines de femtosecondes. Le spectre de fluorescence entier est acquis à chaque délai. Principe de la spectroscopie à porte de Kerr.
Mesure par porte de Kerr
Les mesures par porte de Kerr sur DCM illustrent l’évolution de la fluorescence avec une résolution temporelle sub-picoseconde.
Upconversion de fluorescence
L’upconversion de fluorescence est utilisée pour l’émission la plus rapide. La fluorescence est combinée avec une impulsion de porte synchronisée dans un cristal non linéaire. L’intensité de fréquence somme suit le recouvrement temporel des deux champs, de sorte que le balayage du délai de porte reconstruit le déclin avec une résolution femtoseconde. Principe de l’upconversion de fluorescence résolue en temps.
Mesure par upconversion
Dynamique de fluorescence du colorant laser DCM en solution, enregistrée avec HARPIA-TF en mode d’upconversion de fluorescence. Conditions de mesure : 100 kHz, pompe 430 nm.
Comptage de photons uniques corrélé en temps
Le TCSPC est une méthode électronique dans le domaine temporel. Chaque impulsion d’excitation démarre une horloge ; le premier photon de fluorescence l’arrête. La répétition du cycle construit un histogramme des instants d’arrivée des photons, c’est-à-dire le déclin. La résolution est typiquement de quelques dizaines à quelques centaines de picosecondes, fixée par le détecteur, mais la sensibilité est élevée et la phosphorescence peut également être enregistrée. Principe du TCSPC.
Mesure TCSPC
Dynamique de fluorescence du colorant laser DCM en solution, enregistrée avec HARPIA-TF en mode TCSPC. Conditions de mesure : 100 kHz, pompe 430 nm.
Domaines d’application
La fluorescence résolue en temps est utilisée en photochimie pour la relaxation de l’état excité, le transfert d’électrons et de protons et la dynamique des photoréactions ; en photobiologie pour le changement conformationnel des protéines, le transfert d’énergie photosynthétique et les interactions sonde–biomolécule ; et en science des matériaux pour la migration d’excitons, l’agrégation et le transfert de charge, y compris les travaux sur les matériaux photovoltaïques organiques.
