Synthèse et caractérisation de nanocristaux CuInSet 

Synthèse et caractérisation de nanocristaux CuInSet 

L’une des applications importantes des nanocristaux colloïdaux de semi-conducteur est l’imagerie biologique. En effet, en imagerie optique les nanocristaux présentent de nom breux avantages comparés aux fluorophores organiques [158, 159, 160, 161]. Leur section efficace d’absorption est large et couvre une gamme importante de longueurs d’onde. Leur résistance au photo-blanchiment, renforcée notamment par la croissance d’une coque, permet leur utilisation sur une grande échelle de temps.

Enfin, leur taille relativement importante peut être utilisée pour des fonctionnalisations multiples de leur surface. L’utilisation des nanocristaux de semi-conducteur pour l’imagerie biologique a été pos sible dès 1998, après les premières synthèses de coque qui ont permit avec succès leur solubilisation dans l’eau, sans perte complète de fluorescence [158].

Depuis, leur uti lisation n’a cessé d’augmenter, motivée par le développement de nombreux matériaux [162, 163, 160, 46, 31]. IV.1.1 Intérêt du proche infrarouge La diversité des nanocristaux colloïdaux existants permet de couvrir une large gamme de longueurs d’onde grâce à la dépendance en taille et composition de leurs propriétés 1

FIGURE IV.1– Coefficients d’absorption des principaux composants des tissus biologiques en fonction de la longueur d’onde : l’hémoglobine en rouge (ici représenté pour 6% de la masse tis sulaire), les lipides en jaune (ici 15%) et l’eau en bleu (ici 70%). Les composés restant absorbent dans le visible. Image tirée de la référence [164]. optiques. Cette gamme s’étend de l’ultraviolet (UV) à l’infrarouge (IR).

L’infrarouge et le proche infrarouge sont particulièrement intéressants pour les applications concernant les télécommunications, les photo-détecteurs, la photovoltaïque et l’imagerie biologique [165, 31, 166]. Pour les applications en imagerie biologique, la fenêtre du proche infra-rouge 750-1250nm est une plage particulièrement intéressante pour l’excitation et la détection. En effet, elle correspond à une gamme spectrale où les photons sont peu absorbés par les tissus biolo giques.

En effet, les molécules organiques les constituant absorbent principalement dans l’UV et le visible alors que les molécules d’eau absorbent dans l’IR, voir figure IV.1. Les photons y sont aussi faiblement diffusés (la diffusion diminue avec la longueur d’onde). Les photons possédant ces longueurs d’onde permettent d’exciter plus profondément dans les tissus (épaisseur maximale de l’ordre de quelques centimètres, dépend de la nature du tissu) et sont facilement collectés.

De plus, à ces longueurs d’onde d’excitation, l’auto f luorescence des tissus est réduite. La gamme au-dessus de ~950nm est limitée par la  mauvaise sensibilité des détecteurs. La plage de longueurs d’onde comprises entre 750 et 950nm correspond alors à une gamme où le rapport signal de fluorescence sur bruit est optimal.

Dans cette gamme de longueurs d’onde, l’utilisation de nanocristaux de semi-conducteur est très prometteuse par rapport aux fluorophores organiques dont les rendements quan tiques de fluorescence sont faibles (maximum de la dizaine de pourcents) et dont la section efficace d’absorption est bien moindre (rapport environ 110-1100).

De plus, les nanocris taux de semi-conducteur ont montré une bien meilleure résistance au photoblanchiment, notamment avec les structures cœur/coquille. La longueur d’onde d’absorption et d’émis sion de ces objets, accordable avec leur taille et composition, permet de se placer dans la fenêtre spectrale idéale pour l’imagerie in vivo