L’imagerie de fluorescence est très largement utilisée pour l’imagerie de systèmes biologiques car elle est facilement implémentable, peu coûteuse et d’une sensibilité inégalée (typiquement jusqu’à des concentrations femtomolaires). Le processus de fluorescence dépend de l’environnement immédiat du fluorophore. Il est ainsi possible, en contrôlant cet environnement, de réaliser une ingénierie des processus d’émission du fluorophore afin d’augmenter le signal de fluorescence (amplification des processus d’excitation et d’émission, contrôle de la directivité de l’émission, réduction des processus de photodestruction). Nous montrerons en particulier comment l’utilisation de films minces métalliques plans et nanorugueux permet d’augmenter le signal de fluorescence de 2 ordres de grandeur pour des géométries standards d’excitation et de collection. Ce gain de signal sera illustré pour les applications « puces à ADN ». De façon, plus générale nous détaillerons le rôle fondamental joué par les modes plasmons de surface dans cette interaction film métallique/fluorophore.
Dans une deuxième partie, nous discuterons des nouveaux marqueurs biologiques que constituent les nanoparticules métalliques d’or ou d’argent. Ces dernières présentent une résonance plasmon qui induit une efficacité de diffusion Rayleigh très importante et permet ainsi un marquage 1 million de fois plus sensible que celui réalisé par un marquage fluorescent standard (pour des nanoparticules de 50 nm de diamètre). Ce marquage permet également d’éliminer les problèmes de photodestruction associés au marquage fluorescent. Nous verrons comment dans ce cas également le contrôle de l’environnement permet d’amplifier le signal et permet un marquage avec des nanoparticules de diamètre inférieur à 20 nm.
Laboratoire de Physique du Solide, ESPCI