La microscopie de fluorescence à deux photons (TPEF) est certainement une des avancées les plus prometteuses en microscopie optique de systèmes biologiques. Cependant, pour atteindre un niveau de détection ultra sensible, de nouveaux chromophores non-linéaires, présentant une grande section efficace d’absorption à deux photons, doivent être développés. Les nanoclusters, composés de quelques centaines d’atomes d’or ou d’argent protégés par des ligands, présentent de remarquables propriétés optiques non linéaires. La stratégie qui consiste à utiliser des « gros » contre-ions est efficace pour augmenter la fluorescence de ces objets. Dans cette communication nous élargissons leur étude vers le régime de l’optique non linéaire. Nous montrons qu’un choix approprié de contre-ions et de solvant permet d’augmenter le signal de TPEF de ces nanoclusters d’or d’un facteur 30 autour de 600 nm, ce qui correspond à des sections efficaces comprises entre 0.1 et 1 GM. Les équipes SpectroBio et ONLI ont établi une collaboration sur la synthèse et la caractérisation de propriétés optiques linéaires et non linéaires (NLO) de ces nanoclusters métalliques protégés. La mutualisation des synthèses de solutions et de la microscopie multiphotonique (plateforme NanOpTec) est la clé pour le succès de ce travail.
The quest for high resolutions and penetration depths with spectroscopic tools has led to innovative approaches in optical microscopy of biological systems. Two-photon excited fluorescence (TPEF) microscopy is probably the one of the most important advance in optical microscopy of biological systems. However, to reach ultrahigh detection sensitivity, newly engineered nonlinear optical (NLO) chromophores, endowed with large two-photon absorption cross-sections, have to be developed. Liganded silver and gold quantum clusters represent a promising direction in the quest to develop novel nonlinear optical nanomaterials. Pioneering studies have clearly demonstrated that ligated noble metal nanoclusters (NCs), with few to hundred atoms exhibit remarkable optical nonlinearities. The strategy consisting in using bulky counterions has been found to dramatically enhance the fluorescence. In this Communication, we push forward this concept to the nonlinear optical regime. We show that by an appropriate choice of bulky counterions and of solvent, a 30-fold increase in TPEF signal at 600 nm for gold NCs can be obtained. This would correspond to a TPEF cross-section in the range of 0.1 to 1 GM. The teams SpectroBio and ONLI are have established an ongoing collaboration on the synthesis and the characterization of linear and nonlinear optical (NLO) properties on small thiolated metal nanoclusters. The mutualisation of solution syntheses and multiphoton microscopy (NanOpTec platform) between the different groups was a key for the success of this work
05/02/2018
