Fluorescence ou Photoluminescence, Fluorescence résolue en temps ou Photoluminescence résolue en temps (TRPL), Fluorescence à 2-Photons, Imagerie Raman confocale, les terminologies peuvent varier pour un même phénomène physique mais ce sont autant de méthodes et de techniques d’imagerie qui peuvent être utilisées pour des applications aussi différentes que la caractérisation de cellules Photovoltaïque et de semi-conducteurs, l’imagerie cellulaire intravitale sur modèle murin ou encore l’étude de changement de conformation et d’interaction au niveau des molécules uniques.
Notre focus mensuel va s’attarder en sur quelques exemples de ces techniques d’imagerie dans différents domaines.
#1 Caractérisation de nanomatériaux, semi-conducteurs par TRPL
L’imagerie TRPL trouve son utilité dans l’étude et la caractérisation de la dynamique des porteurs de charges et de leur recombinaison, elle relie la structure et les performances du matériau étudié et elle est souvent la voie la plus rapide pour comprendre pourquoi un matériau fonctionne bien, ou à l’inverse, n’est pas efficace.
Les informations offertes par la TRPL sont importantes quand :
- L’étude des porteurs excités est importante
- La recombinaison limite les performances
- Les défauts contrôlent l’efficacité
- Les interfaces dominent le comportement
- La fonctionnalité optoélectronique est importante
La TRPL est :
- Non destructive
- Relativement accessible
- Très sensible aux défauts
- Adaptable spatialement
- Compatible avec les appareils
Le Solira, dernier de la gamme de microscopie de notre partenaire PicoQuant a été conçu pour la caractérisation de matériaux avancés avec une flexibilité inégalée. Il rassemble plusieurs approches de caractérisation telles que la PL steady state, l’imagerie TRPL et l’imagerie de diffusion de porteurs, offrant un aperçu direct de la dynamique des porteurs de charge, des voies de recombinaison et des processus d’émission à travers les semi-conducteurs, les nanomatériaux et les dispositifs optoélectroniques tels que les cellules solaires et les LED. Le Solira apporte les informations spatiales, temporelles et spectrales en un seul instrument.
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En France : Une démo dans vos locaux avec un Solira peut être envisagé, n’hésitez pas à nous solliciter ! Note d’application : « Spatially Resolved TRPL Imaging of Laser-Patterned Perovskite Solar Mini Modules » - disponible sur demande Instruments/Techniques complémentaires :
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>> Plus d'informations sur le produit Solira et sur les applications & méthodes par PicoQuant
#2 Imagerie de fluorescence intravitale confocale et 2P
L’imagerie de fluorescence est très largement utilisée en sciences de la vie depuis de nombreuses années. Utilisant cette méthode, la microscopie intravitale est une technique d’imagerie puissante qui permet de visualiser en temps réel les processus biologiques au sein des organismes vivants.
Contrairement à la microscopie traditionnelle, qui implique souvent l’étude d’échantillons fixes ou isolés, la microscopie intravitale permet aux chercheurs d’observer des événements dynamiques dans leur contexte physiologique naturel.
Cette technique est couramment utilisée dans la recherche préclinique dans divers domaines, notamment l’immunologie, les neurosciences et la recherche sur le cancer, fournissant ainsi des informations cruciales sur le comportement cellulaire, les interactions et les réponses au sein des systèmes vivants.
La plateforme IVM de notre partenaire IVIM Technology révolutionne la microscopie intravitale de par sa conception tout-en-un entièrement intégrée permettant ainsi un suivi longitudinal aisé, sur le long terme, d’actions médicamenteuses, par exemple. Ses systèmes de stabilisation des tissus et de compensation de mouvements offre, de plus, la possibilité d’imager TOUS les organes de l’animal.
L’introduction du modèle Free Space permet désormais les études sur de plus gros animaux, et bientôt les études comportementales et de fonction neuronales en neurosciences grâce à la possibilité d’imagerie sur des animaux éveillé (intégration de roue, de tapis roulant…) ! Restez connecté !
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En France : Une plateforme IVM a été installé à l’IPAM de Montpellier en avril dernier ! Elle est accessible à la communauté scientifique via France Bio Imaging.
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>> Plus d'informations sur la plateforme de microscopie intravitale d'IVIM et sur les applications IVIM
#3 Imagerie Raman confocale
La micro-spectroscopie RAMAN donne accès aux informations structurales, électroniques, et mécanique de l’échantillon grâce à l’étude vibrationnelle des structures moléculaires et cristallines le composant.
Notre partenaire Nanobase offre une large de gamme micro-spectromètre Raman confocaux pouvant intégrer également des techniques complémentaires de Photoluminescence (PL), d’Electroluminescence (EL), ou encore de photo-courant.
Parmi les atouts des solutions Nanobase, la technologie propriétaire d’acquisition du signal Raman par Slit-Binning permet une forte amélioration du traitement du signal en optimisant le rapport signal sur bruit. Ceci augmente la sensibilité et la qualité des données (spectres plus clairs et plus fins) sans compromission sur la résolution spatiale.
Ce design confocal par Slit-Binning simplifie non seulement la maintenance par rapport aux systèmes confocaux à pinholes traditionnels, mais permet également un profilage précis de l’axe Z, permettant une analyse détaillée de la profondeur et des mesures couche par couche avec une grande répétabilité.
Une fonction, également propriétaire, d’auto-focus en temps réel du laser d’excitation permet l’ajustement du point focal du laser pendant la mesure, garantissant ainsi une mise au point optimale même sur les surfaces inclinées, irrégulières ou structurées.
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En France : Un système XPER RAM S combinant Imagerie Raman confocale, mesure de photo-courant, et bientôt TRPL, a été installé il y a quelques mois au CIMAP de Caen pour l’étude et la caractérisation de de nanomatériaux ! Instruments/Techniques complémentaires :
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>> Plus d'informations sur l'imagerie Raman confocale et sur les applications Nanobase
#4 Fluorescence résolue en temps en biophotonique
En Biophotonique, de nombreuses techniques de mesure et d’imagerie comme la FLIM (Fluorecence Lifetime IMaging) basées sur la fluorescence résolue en temps ont été développées. Ces techniques sont basées sur la mesure de la durée de vie de fluorescence de fluorophores. Celle-ci étant largement indépendante de la concentration en fluorophore, du pouvoir d’excitation et du photoblanchiment, la FLIM permet des mesures robustes et quantitatives. De plus, comme la durée de vie est sensible à des facteurs environnementaux tels que le pH, la concentration ionique ou les interactions moléculaires, la FLIM peut révéler des informations biochimiques fonctionnelles au-delà de ce que fournissent les méthodes basées sur l’intensité de fluorescence.
Le Luminosa de notre partenaire PicoQuant est un microscope confocal de fluorescence complet qui permet aux chercheurs de faire progresser l’imagerie fonctionnelle quantitative des molécules individuelles jusqu’aux les cellules et aux tissus.
C’est un instrument entièrement automatisé qui conviendra aussi bien aux spécialistes des applications en molécules unique (révélation d’hétérogénéités en biologie par smFRET, de dynamiques locales par FCS in vitro et in vivo, et aussi single molecule imaging) qu’aux plateformes d’imagerie photonique (FLIM, FLIM-FRET).
Le luminosa peut désormais également intégrer une détection par SPAD array permettant, notamment, la technique d’amélioration de résolution et de contraste ISM-FLIM. De nouveaux développements en FCS sont en cours avec les SPAD array, restez connectez !
Un workflow FRAP est également implémentés dans la dernière version du logiciel ainsi qu’une interface Python LumiPy permettant une adaptation des workflows, une acquisition et des reportings customisés. Les formats de données acquises sont compatibles avec les initiatives open sources (FLUTE, PhasorPy,…)
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En France : Nous avons installé notre premier Luminosa en France début d’année 2026 au CBS de Montpellier sur la plateforme PIBBS (Plateforme Intégrée de Biophysique et de Biologie structurale) ! |
>> Plus d'informations sur le Luminosa et sur les applications & méthode PicoQuant