Дисертації: "Détection des molécules individuelles"

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Etienne, Emilien. "Spectroscopie de corrélation de fluorescence sur miroir : détection et exaltation de la luminescence de molécules biologiques individuelles diffusant en solution ou en milieu cellulaire." Aix-Marseille 3, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX30048.

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Анотація:

La détection de molécules individuelles fluorescentes est souvent limitée par deux problèmes : la collection des photons et la définition de la taille du volume d'observation. Dans le cadre de la Spectroscopie de Corrélation de Fluorescence (FCS), nous montrons qu'un miroir, placé au niveau du point focal de l'objectif, permet : (i) une exaltation du nombre de photons collectés par molécule fluorescente et (ii) une restructuration du volume d'observation confocal par des franges d'interférences. D'abord validée à l'aide de nanosphères fluorescentes, cette méthode est mise en œuvre avec des molécules d'intérêt biologique en solution. Nous montrons numériquement, qu'au contraire de la FCS standard, cette nouvelle technique est adaptée à la mesure de coefficients de diffusion dans des structures confinées de taille similaire à la longueur d'onde d'excitation. Enfin, nous confirmons cela par l'étude de la diffusion de protéines fluorescentes, confinées dans le cytoplasme de bactéries
Single fluorescent molecule detection is often resrtricted by two problems : photon collection and size definition of the observation volume. In Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS), we show that a mirror located at the objective focal point enables : (i) to enhance the collected photon number per fluorescent molecule, and (ii) to reshape the confocal volume with interference fringes. This new technique is firstly checked for fluorescent nanospheres, then for molecules of biological interest. We show numerically that this technique is well suitable for measuring diffusion coefficients in confined wavelength-sized structure. Finally, we confirm these results by studying fluorescent proteins diffusion in bacteria cytoplasm

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Lenne, P. F. "Etude physique de quelques problèmes de biologie : de la molécule individuelle à la cellule vivante." Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00156483.

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Анотація:

Des progrès récents dans la détection et la manipulation des molécules individuelles offrent de nouveaux outils pour étudier les molécules biologiques et leurs assemblages en conditions physiologiques. Ces outils permettent d'observer la dynamique, les états
conformationnels, et l'activité de molécules biologiques individuelles, non masqués par une moyenne d'ensemble. Dans ce cadre, je présente trois études que j'ai réalisées de 1998 à 2006.
La première concerne l'étude d'une protéine du cytosquelette, la spectrine. A l'aide d'un microscope à force atomique, nous suivons les états et les transitions de dépliement de protéines polymériques constituées de domaines identiques de la spectrine et montrons que le dépliement d'un domaine de spectrine peut se produire par étapes pendant son étirement.
Le second sujet porte sur l'organisation et la dynamique des membranes des cellules vivantes. Nous exposons une méthode fondée sur la spectroscopie de corrélation de fluorescence permettant de détecter des domaines membranaires. Nous revisitons les questions controversées dʹorganisation membranaire en étudiant une grande variété de marqueurs membranaires. Nous
montrons que les analogues fluorescents des sphingolipides et les protéines ancrées par un
glycosylphosphatidylinositol sont seulement confinés par des microdomaines dʹorigine lipidique.
En revanche, le récepteur à la transferrine est compartimenté à la fois par lʹorganisation lipidique et
le réseau du cytosquelette. Nous confirmons ainsi lʹexistence dʹune micro‐architecture dʹorigine
lipidique par des mesures sur cellules vivantes.
Pour améliorer la détection de molécules fluorescentes individuelles et réduire les volumes d'observation sous la limite de diffraction optique, nous utilisons des structures photoniques tels que des miroirs diélectriques ou des trous de taille sub‐longueur d'onde percés dans des films métalliques. A l'aide de ces structures, nous examinons la diffusion membranaire à l'échelle
nanométrique et en inférons la structure fine des membranes.
Enfin, je présente un projet de recherche sur la géométrie et la mécanique de l'épithélium
de l'embryon de drosophile lors de la morphogenèse. Ce projet vise en particulier à développer des
méthodes spécifiques pour mesurer et déterminer le rôle des forces de tension corticale du réseau
dʹacto‐myosine dans le remodelage des interfaces cellulaires.

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Barulin, Aleksandr. "Label-free single protein fluorescence detection in the UV enhanced by aluminum plasmonic nanostructures." Thesis, Aix-Marseille, 2020. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/201204_BARULIN_360oitqab739occoku598wcb932u_TH.pdf.

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Анотація:

Les techniques de fluorescence de molécule individuelle permettent de suivre la dynamique moléculaire et les interactions dans les processus biologiques. Maintenant, la dynamique moléculaire des protéines est principalement accompagnée du marquage fluorescent externe. Cependant, une molécule attachée peut perturber la dynamique de protéines. Heureusement, la majorité des protéines contiennent le tryptophane ou la tyrosine qui absorbent et émettent la lumière dans le domaine spectral d'UV entre 260 nm et 400 nm. Ces acides aminés ont de basses efficacités quantiques, photostabilisées dans l'UV et la section efficace d'absorption, qui gênent la détection des protéines individuelles. Afin d'atteindre la sensitivité de l'auto fluorescence UV des protéines individuelles, nous développons un microscope confocal UV à la résolution temporelle avec les lasers de 266 nm et 295 nm. Nous quantifions la sensitivité de détection et l'effet des techniques de photostabilisation sur l'autofluorescence des protéines. La spectroscopie de corrélation de fluorescence (SCF) et les mesures de time-correlated single photon counting (TCSPC) fournissent des informations quantitatives du volume de détection, de l'amélioration de fluorescence (AF), et de la photokinétique accélérée des molécules émettant à la présence et à l'absence des nanostructures d'aluminium (Al). En utilisant le p-terphenyl, nous optimisons les nanostructures plasmoniques d'Al afin d'améliorer la fluorescence. Sous certaines conditions, le confinement de la lumière et l'AF dans les structures d'Al permettent d'appliquer la plasmonique UV pour la détection des protéines individuelles de beta-galactosidase sans marquage
Single molecule fluorescence techniques enable to monitor the molecular dynamics and interactions in the biological processes. Nowadays, the molecular dynamics of proteins is principally accompanied by external fluorescent labeling. However, an attached molecule might perturb the protein dynamics. Fortunately, a vast majority of proteins contain tryptophan and tyrosine that absorb and emit light in the UV range of 260-400 nm. These intrinsically fluorescent amino acids yield limited absorption cross-section, quantum yield, and photostability in the UV range, which hampers single protein UV autofluorescence detection. In order to reach single molecule sensitivity of protein UV autofluorescence, we develop a time-resolved UV confocal microscope with 266 nm and 295 nm excitations and the detection optics in the near UV. Based on the total fluorescence time traces, we quantify the single molecule sensitivity, the effect of photostabilization techniques on the protein autofluorescence. Fluorescence correlation spectroscopy (FCS) and time-correlated single photon counting (TCSPC) measurements provide quantitative information on the detection volume, the fluorescence enhancement factors, and the accelerated photokinetics of the UV emitting molecules in the presence and absence of the aluminum (Al) nanostructures. Using p-terphenyl as a bright UV emitting molecule, we optimize the Al plasmonic nanostructures to enhance the single molecule fluorescence. Under certain conditions, the light confinement and fluorescence enhancement in the aluminum nanostructures enable to apply the UV plasmonics for the single molecule detection of label-free beta-galactosidase protein

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Fulconis, Renaud. "Recombinaison homologue sur molécules d'ADN individuelles : expériences et modélisation." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066456.

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Brunel, Christian. "Optique non-linéaire et quantique sur des molécules individuelles." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR10558.

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Анотація:

La spectroscopie de molecules uniques dans une matrice froide, par la methode d'excitation de la fluorescence, permet de realiser des experiences d'optique quantique et non lineaire sur un systeme quantique unique. Trois experiences d'optique quantique basees sur cette technique sont decrites dans cette these. Tout d'abord, nous decrivons l'interaction d'une molecule simultanement excitee par un champ laser et un champ electrique exterieur continu ou radiofrequence. Nous avons pu observer des transitions de rabi entre les niveaux moleculaires habilles par le champ laser. Les courbes experimentales observees sont en parfait accord avec les previsions theoriques. Dans une deuxieme experience, nous avons utilise une molecule individuelle de dibenzanthantrene inseree dans une matrice d'hexadecane comme source de photons uniques declenchee. Nous avons obtenu experimentalement une probabilite jusqu'a 74% d'avoir un et un seul photon avec une cadence tres elevee. Le bruit de photons d'une telle source est donc nettement inferieur a la limite standard. Enfin, nous proposons une experience visant a etudier l'interaction entre deux molecules individuelles. Cette experience est basee sur l'excitation simultanee de deux molecules de nature differentes par deux lasers. Nous presentons l'etude theorique de cette interaction et les resultats preliminaires que nous avons obtenus.

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Kirstein, Johanna Ursula. "Diffusion des molécules individuelles dans les matériaux mesostructurés et nanoporeux." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3035.

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Анотація:

La microscopie de molécules individuelles devient de plus en plus importante pour la science des matériaux, car elle révèle des caractéristiques structurelles et dynamiques qui ne sont pas accessibles si on applique des méthodes conventionnelles de la spectroscopie. Cette thèse se sert de cette méthode pour étudier les dynamiques des molécules uniques dans différents environnements poreux (les materiaux «hôtes») en utilisant la microscopie de champ-lointain et le suivi de molécules uniques. Une quantité significative de données ont été collectionnées et des méthodes sophistiquées pour l’analyse des données selon la théorie de la diffusion ont été développées. Une méthode a été mise au point pour mettre en rélation directe des informations sur la diffusion, accessible par le suivi de molécules individuelles, et les images précises des structures poreuses prises par microscopie électronique en transmission (TEM). De plus, les résultats du suivi des molécules uniques ont été comparés avec les mesures de diffusion obtenues en appliquant la résonance magnétique nucléaire avec des gradients pulsés (PFG NMR) dans les mêmes échantillons. Les données et analyses présentés dans cette thèse donnent pour la première fois une image détaillée de la vraie structure mésoporeuse et de ses effets sur la dynamique des colorants sur une échelle de quelques nanomètres à quelques microns. Elles donnent des éclaircissements sur l’accessibilité et la connectivité des pores du matériau hôte. La méthodologie qui à été établie ici peut apporter une nouvelle vision détaillée de la dynamique dans d’autres systèmes hôtes, comme les molécules bio-actives incorporées dans des matériaux poreux servant à des thérapies ciblées par vectorisation des remèdes (drug delivery systems) ou comme des réactions dans des catalyseurs poreux
Single-molecule methods play a growing role in materials science because they can reveal structural and dynamic features which are obscured by ensemble averaging in conventional spectroscopic techniques. In this work, such methods were used to study the dynamics of single dye molecules (guests) within different surrounding porous matrices (hosts) using wide-field microscopy and single-molecule tracking. A significant amount of tracking data was collected and sophisticated methods to analyse the data according to diffusion theory were developed. A method was established to directly correlate the diffusion information that is provided by single-molecule trajectories with the images of the porous host systems obtained by transmission electron microscopy (TEM). Furthermore, the results from single-molecule tracking experiments were compared with diffusion measurements using pulsed-field gradient NMR in the same samples. The data presented in this thesis thus provide for the first time a detailed picture of the real mesoporous structure and its effects on the dynamic behavior of dye molecules at the nanometre to micron scale, e. G. Information about pore connectivity and accessibility. The methodology established here is expected to provide detailed insights into the dynamics of other important host-guest systems, such as bioactive molecules in porous materials for drug delivery or reactants in porous catalysts

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Julien, Carine. "Fluorescence et Diffusion Raman exaltée de surface (SERS) de molécules individuelles." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011564.

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Анотація:

Deux études distinctes mettant en oeuvre la détection et l'analyse de signaux spectroscopiques optiques de molécules individuelles- colorants ou molécules organiques- ont été menées.
Par microscopie grand champ de fluorescence, l'émission de molécules uniques de pérylène orange insérées dans un film solgel mince, par enregistrement de films d'une large zone de l'échantillon sur laquelle plus d'une centaine d'émetteurs individuels sont détectés, fournit des informations sur cette espèce et la matrice sondée. Pour exploiter les films, un outil logiciel a été développé. Les processus de photoblanchiment, la mobilité moléculaire, la nucléation des molécules excitées sont mis en évidence et discutés. On note une grande richesse des dynamiques temporelles d'émission, mais aussi des spectres qui reflètent notamment la reconformation proposée du pérylène orange excité. Il s'ensuit l'existence de nombreux nanoenvironnements différents dans la matrice poreuse.
Par microscopie confocale à balayage, le signal de diffusion Raman exaltée de surface de molécules uniques organique adsorbées sur des agrégats d'argent de morphologie complexe est exploité. Certains objets présentent une exaltation géante, estimée être de plus de 14 ordres de grandeur, ce qui permet l'enregistrement de spectres résolus en seulement une seconde. L'analyse chimique offerte permet de distinguer différentes espèces, et la présence nécessaire sur ces points chauds d'Ag+ est démontrée. Une caractérisation corrélée par microscopie électronique des agrégats actifs repérés met aussi en avant l'existence d'une morphologie privilégiée, avec de nombreuses protubérances de dimension nanométrique et interstices.

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Fennouri, Aziz. "Analyse de molécules individuelles de glucides bioactifs confinées dans des nanopores." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2013. http://www.theses.fr/2013EVRY0037/document.

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Анотація:

Les glycosaminoglycanes (GAGs), des polysaccharides bio-actifs exprimés à la surface des cellules et dans la matrice extracellulaire, sont à l’origine d’un grand nombre de processus physiologiques et pathologiques tels le développement embryonnaire, la croissance cellulaire, l’homéostasie, etc. Parmi les biopolymères, ils offrent le plus grand potentiel d’information grâce à la variété de combinaisons et de modifications régio-sélectives des monosaccharides les constituant. Leur analyse structurale représente ainsi l’un des défis des glycosciences les plus difficiles à relever. De nouvelles approches basées sur la détection à l’échelle de la molécule unique permettent l’observation directe et la nano-manipulation de biomolécules. Principalement utilisées pour les acides nucléiques ou les protéines, ces approches ont rarement été appliquées à l’étude des polysaccharides. Nous présentons ici la détection à l'échelle de la molécule unique d’oligo-glycosaminoglycanes individuels confinés dans un nanopore protéique d’aérolysine et d’α-hémolysine. Nos résultats montrent la capacité de cette technique à discriminer les oligosaccharides d’acide hyaluronique selon leur degré de polymérisation, d’après la durée et la fréquence des blocages de courants. La preuve de la translocation a été montrée par spectrométrie de masse. Cette approche nous a permis de suivre la dépolymérisation enzymatique de l’acide hyaluronique et de déterminer ses paramètres cinétiques. D’autres oligosaccharides (l'héparine, le dermatane sulfate et le dextrane sulfate) ont été étudiés, présentant des signatures caractéristiques différentes, mettant en évidence des différences de structures et/ou conformations
Glycosaminoglycans (GAGs) are bio-active polysaccharide expressed at the cell surface and in the extra-cellular matrix, which mediate cell-cell and cell-matrix interactions at the origin of a variety of physiological and pathological activities such as in embryonic development, cell growth, homeostasis, etc. Among all biopolymers, they offer the largest potential of information owing the incomparable variety of combinations and region-selective modifications of their building monosaccharides. The structural analysis of such complex carbohydrates is recognized as one of the most challenging task of glycosciences. New approaches based on single-molecule detection are currently arousing great interest in biology as it allows the direct observation and nano-manipulation of bio-molecules. Mainly applied to nucleic acids and proteins, these approaches have been not often used for the study of carbohydrates. We report here the detection of individual glycosaminoglycan oligosaccharides confined in aerolysin and α-hemolysin proteic nanopores. Our results show the capability of this new approach to discriminate hyaluronic acid (HA) oligosaccharides according to their polymerization degree based on the analysis of duration and frequency of the current blockades. This feature prompted us to apply this approach to the enzyme monitoring of the hyaluronidase-catalyzed depolymerization of HA and the determination of its kinetic parameters. Translocation has also been proved by mass spectrometry. Other oligosaccharides like heparin, dermatan sulfate and dextran sulfate, have also been studied, showing different characteristic “fingerprints”, due to structure and/or conformation differences

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Wenger, Jérôme. "Nanophotonique pour la détection exaltée de molécules fluorescentes." Habilitation à diriger des recherches, Aix-Marseille Université, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00840843.

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Анотація:

J'étudie comment des nanostructures photoniques permettent d'exalter l'émission optique de molécules. L'objectif est de dépasser les limites imposées par la diffraction en microscopie optique pour améliorer la détection de nano-émetteurs. Mes travaux combinent recherche fondamentale et applications. L'axe recherche fondamentale porte sur la compréhension des phénomènes électromagnétiques mis en jeu dans des antennes de dimensions nanométriques. L'axe recherche appliquée porte sur le développement de nouvelles techniques de détection et d'analyse de biomolécules. Ces travaux s'inscrivent dans les thématiques très actives actuellement des nano- antennes plasmoniques et des capteurs pour la biophotonique.

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Bancaud, Aurélien. "Dynamique et structure de fibres de chromatine individuelles." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066432.

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Eliet-Barois, Sophie. "Détection, quantification et cinétique TéraHertz de molécules d'intérêt atmosphérique." Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00957068.

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Анотація:

Cette thèse évolue selon trois axes de recherche. La première partie présente des travaux de spectroscopie TéraHertz (THz) de COV réalisés à l'aide du spectromètre THz par technique de photomélange, ce dernier rendant accessible la région spectrale 0,3-3 THz à haute résolution. Ces travaux concernent l'amélioration de paramètres moléculaires du formaldéhyde (H₂CO) obtenue grâce à la mise en oeuvre d'un système de métrologie performant reposant sur l'utilisation d'un peigne de fréquence. La très haute résolution de ce spectromètre a également permis un travail de collaboration efficace avec différents laboratoires concernant la détermination de coefficients d'élargissement du chlorure de méthyle (CH₃Cl). La deuxième partie montre la possibilité de détection de radicaux légers par technique de photomélange au travers d'études concernant les radicuax hybroxyle (OH) et mercaptan (SH). La très haute résolution de notre spectromètre donne accès à leur structure hyperfine avec des précision encore inégalées dans la région 1-3 THz. Cette partie illustre également l'intérêt de notre collaboration avec la ligne AILES du synchrotron SOLEIL et démontre la grande complémentarité entre le spectromètre photo-mélange et l'interféromètre couplée au rayonnement synchrotron. La dernière partie présente l'initiation au sein du groupe THz d'une étude cinétique effectuée grâce à une chaîne par multiplication de fréquence. Cette étude concerne concerne la photolyse de H₂CO. S'ajoute à ceci une étude visant à caractériser le rayonnement THz en présence d'aérosols de chlorure de sodium hydratés.

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Omar, Abdelaziz. "Détection ultrasensible de molécules d'intérêts atmosphériques dans l'infrarouge lointain." Thesis, Littoral, 2016. http://www.theses.fr/2016DUNK0430/document.

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Анотація:

La détection des polluants à l'état de trace est un enjeu important pour la surveillance de la qualité de l'air. La spectroscopie THz, permettant de sonder des régions spectrales riches en absorption moléculaire, est une technique appropriée pour une mesure de la pollution atmosphérique. Ce travail de thèse a consisté à développer et caractériser un spectromètre ultrasensible pour mesurer des molécules d'intérêt atmosphérique. On a mis en place un spectromètre THz utilisant une chaîne de multiplication de fréquence émettant jusqu'à 900 GHz. La sensibilité de détection a été optimisée et caractérisée. En collaboration avec l'IEMN, un spectromètre THz utilisant comme source un analyseur de réseau vectoriel émettant jusqu'à 500 GHz a été mis en place et caractérisé. On a démontré le potentiel de la spectroscopie THz à surveiller en temps réel l'évolution des concentrations de polluants gazeux lors d'une réaction chimique et à en déduire les constantes cinétiques. Le suivi des transitions rotationnelles du H2CO et CO d'une réaction de photolyze du formaldéhyde, a permis de déterminer les constantes cinétiques de réaction. La détection des radicaux est un défi en raison de leur forte réactivité. On a adapté la configuration de notre spectromètre afin d'optimiser la sensibilité et d'étudier la réaction de photolyse de l'acétaldéhyde utilisant la "photoactivation" par mercure. On a utilisé la modulation de fréquence et la modulation à effet Zeeman afin d'étudier le HCO. On a optimisé la sensibilité, quantifié HCO et mesuré plus de 200 raies d'absorption. Une étude spectroscopique du HCO est entamée afin d'optimiser les paramètres des bases de données internationales
QThe detection of trace pollutants is an important issue for monitoring air quality. Terahertz spectroscopy, used to probe spectral regions rich in molecular absorption, is an appropriate technique for measuring atmospheric pollution. This work of thesis consisted in developing and characterizing an ultrasensitive spectrometer to measure molecules of atmospheric interest. A terahertz spectrometer was mounted using a frequency multiplication chain emitting up to 900 GHz. The detection sensitivity has been optimized and characterized. In collaboration with the IEMN, a terahertz spectrometer using a vector network analyzer transmitting up to 500 GHz as a source, has been set up and characterized. The potential of terahertz spectroscopy has been demonstrated to monitor in real time the evolution of concentrations of gaseous pollutants during a chemical reaction and to deduce the kinetic rates. Following the rotational transitions of H2CO and CO of a photolysis reaction of formaldehyde, kinetic reaction rates were determined. Detection of radicals is a challenge because of their high reactivity. The configuration of our spectrometer was adapted to optimize sensitivity and to study the photolysis reaction of acetaldehyde using "Photosensitization" by mercury. Frequency modulation and Zeeman effect modulation were used to study HCO. The sensitivity was optimized, quantified HCO and measured over 200 absorption lines. A spectroscopy study of HCO is initiated in order to optimize the parameters of the international data bases

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Viellerobe, Bertrand. "Microscopie en champ proche optique en vue de la spectroscopie de molécules individuelles." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR10576.

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Анотація:

Cette these propose la mise au point et les ameliorations du microscope optique en champ proche concu et realise au laboratoire. Ce microscope utilise une fibre optique etiree et metallisee en mode illumination locale. Deux methodes de detection de la vibration de la fibre ont ete mises en place : la methode optique et la methode du diapason. Ainsi, des resultats topographiques (reseau, projection pattern) de resolution nanometrique ont ete obtenus lors de la mise au point de l'appareil. Enfin, des molecules uniques de dii inserees dans un polymere de pmma ont ete detectees par fluorescence a temperature ambiante. Ce travail a pour perspectives des etudes spectroscopiques de molecules individuelles par microscopie en champ proche optique, soit a temperature ambiante, soit a tres basse temperature.

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Cranney, Marion. "Activation électronique de la dynamique de molécules organiques individuelles sur des semi-conducteurs." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112007.

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Au cours de cette thèse effectuée au Laboratoire de PhotoPhysique Moléculaire à Orsay au sein de l’équipe ‘‘Nanosciences moléculaires’’, j’ai étudié l’activation électronique, à l’aide du STM, de la dynamique de molécules organiques individuelles adsorbées sur Si(100)-(2x1). Des dynamiques de plus en plus complexes ont été étudiées : le passage de la conformation faiblement chimisorbée à la conformation fortement chimisorbée dans le cas de la molécule de biphényle, la diffusion sur la surface de Si(100) dans le cas de la molécule de stilbène physisorbée et les changements de conformation dans le cas de la molécule d’hexaphényle. Ces résultats illustrent les différentes possibilités pour contrôler la dynamique moléculaire, selon la localisation de l’excitation électronique à l’intérieur de la molécule et selon la conformation d’adsorption de la molécule sur la surface. Cette thèse met aussi en évidence l’irruption de nouvelles problématiques liées à la taille croissante de la molécule. En effet, ces résultats montrent combien l’analyse de la dynamique d’une molécule de la taille de l’hexaphényle devient compliquée, du fait des nombreux endroits d’excitation possibles et des nombreux changements de conformations possibles. De plus, ces résultats posent aussi de nouvelles questions sur la délocalisation de l’énergie d’excitation à l’intérieur de la molécule aux différents stades du processus dynamique
The work presented in this thesis was carried out in the Molecular Nanoscience group in the Laboratory for Molecular Photophysics. During this thesis, I studied the electronic activation with the STM of the dynamics of individual organic molecules adsorbed on the Si(100)-2x1 surface. The molecular dynamics became progressively more complex as the size of the molecule increased: First, the change in adsorption of the biphenyl molecule from its weakly chemisorbed state to the strongly chemisorbed state. Second, the diffusion of the physisorbed stilben molecule. Third, the conformational changes induced in the hexaphenyl molecule. These results illustrate the different ways in which the molecular dynamics can be controlled depending on the localization of the electronic excitation inside the molecule and also the conformation of the molecule on the surface. This thesis also clearly demonstrates the new problems that arise due to the increasing size of the molecule. Indeed, these results show just how complicated a detailed analysis of the molecular dynamics becomes in the case of the hexaphenyl. This is due to the greater number of possible positions for the excitation combined with the different possible configurations. The results also raise new questions concerning the delocalization and propagation of the excitation within the molecule during the dynamic process

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Perronet, Karen. "Etude par détection de photons des processus électroniques au sein d'une jonction tunnel dans un milieu moléculaire." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008134.

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La luminescence induite par STM (microscopie à effet tunnel) est une source d'informations d'une grande richesse sur les processus électroniques au sein d'un objet nanoscopique individuel. Nous nous sommes intéressés à une jonction Au/Au(111) sous vide puis dans un milieu moléculaire. L'étude sous vide a permis de montrer l'influence des variations spatiales des densités d'états de la surface. L'émission à l'interface liquide-solide a été démontrée et le rôle de la fonction diélectrique du solvant mis en évidence. Nous avons ensuite étudié les corrélations temporelles entre les photons émis. Selon le liquide environnant la jonction, les photons peuvent être émis par paquets. Nous relions ce phénomène à la modification structurelle de la jonction induite par la présence d'une molécule et à la différence d'énergie entre ses orbitales frontières. Si elle est assez faible, des chemins tunnel résonants existent et les électrons traversent la barrière par paquets. L'influence d'une couche auto-assemblée sur le substrat est étudiée. Des dérivés de triphénylènes interagissent trop faiblement avec Au(111), mais avec des alcanethiols chimisorbés, la résolution moléculaire est atteinte simultanément sur l'image STM et la carte de photons. Nous montrons que le contraste sur cette dernière provient de la modulation de l'extension spatiale à l'intérieur de la barrière des densités d'état locales due à la liaison S-Au. L'élaboration de multicouches organiques est alors envisagée pour observer l'électroluminescence d'une molécule unique, isolée du substrat par les thiols et étudier des corrélations d'origine électronique. Nous avons déjà caractérisé optiquement une telle couche de C60.

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Pouthas, François. "Détection de molécules d'ADN sur transistors à effet de champ." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110318.

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Ce travail a porté sur l'étude d'une nouvelle méthode de détection électronique de biopolymères chargés
à l'interface solide/liquide en utilisant des réseaux de transistors à effet de champ. Les structures
utilisées sont des réseaux d'EOSFET. Ce type de structures semiconductrices opère avec une électrode
de référence et possède une surface active dont l'interface est du type électrolyte/oxyde/semi-conducteur.
Des micro- ou macro-gouttelettes de solutions contenant des biopolymères chargés sont déposées en des
endroits prédéfinis sur les réseaux de transistors. Ces dépôts locaux induisent des variations des caractéristiques
courant-tension des transistors ayant été exposés à l'apport de charge. L'étude des variations des
caractéristiques DC des transistors après l'adsorption de deux biopolymères de charges globales opposées
(la polylysine et l'ADN), ont montré des effets contraires qui correspondent bien à un apport de charges
positives pour la polylysine et négatives pour l'ADN. Des expériences de variations en concentration de
biopolymères ont permis de mettre en évidence une zone dynamique de détection correspondant à une
augmentation du signal électronique en fonction de la concentration en biopolymères déposés jusqu'à une
saturation attribuée à la quantité maximale de biopolymères pouvant être adsorbée à l'interface. Des
signaux parasites observés sur des tampons servant aux dilutions limitent la détection de basses concentration
en biopolymères. Des sensibilités de 10^7 monomères lysines/FET et de 4x10^8 bases d'ADN/FET
ont ainsi pu être estimées. Une modélisation de l'écrantage des charges d'interface par l'électrolyte de mesure permet de rendre compte des diminutions des signaux électroniques observés lorsque l'on augmente
progressivement la molarité en sel de l'électrolyte de mesure. La détection électronique de l'ADN a été
démontrée de manière reproductible pour de courts fragments d'ADN simple brin (oligonucléotides) ainsi
que pour des molécules d'ADN double brin issues de synthèses par PCR. En utilisant des ADN marqués
par des fluorophores, les signaux électroniques sont comparés avec des mesures de fluorescence locale. La
détection d'une mutation ponctuelle a pu être mise en évidence en combinant l'approche électronique
avec un protocole d'amplification d'ADN : "allèle spécifique PCR".

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Ayela, Cedric. "Micromembranes résonantes à actionnement et détection piézoélectriques intégrés pour la détection de molécules biologiques en temps réel." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00258395.

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Les avantages liés à la réduction de taille et la microfabrication, caractéristiques des microsystèmes électromécaniques (MEMS), sont favorables à l'utilisation de microstructures dans le domaine des biocapteurs. Dans ce contexte, nous avons développé des micromembranes résonantes à actionnement et détection intégrés, par l'intermédiaire d'une couche piézoélectrique (PZT), pour la transduction d'une reconnaissance biologique. Après la fabrication de matrices de micromembranes par les techniques de microfabrication, des travaux de caractérisation statique ont permis d'appréhender le comportement initial des structures et de déterminer les propriétés du matériau piézoélectrique. Ces optimisations ont ensuite servi de base pour la caractérisation dynamique des micromembranes, qui correspond à leur mode de fonctionnement en tant que capteur de masse. Ainsi, après la validation de l'actionnement intégré des structures et la détection des fréquences de résonance par les deux effets piézoélectriques, la génération optimisée de spectres a permis de développer une électronique spécifique aux structures et de les calibrer en masse pour la détermination de la sensibilité dans l'air : Sair=-15 pg/(mm².Hz). La caractérisation dynamique approfondie a permis enfin d'aborder l'utilisation des membranes en tant que biocapteur pour deux types d'application : une première orientée diagnostic par la détection spécifique en temps-réel et en milieu liquide d'anticorps alors que la seconde application concerne la combinaison des micromembranes avec des polymères à empreinte moléculaire (MIP). Cette seconde application, orientée analyse environnementale, permet de profiter des avantages liés aux MIP, tels que la stabilité et la structuration des polymères, avec ceux des micromembranes, tels que la sensibilité et le multiplexage intégré. Ces travaux correspondent à la démonstration des capacités de micromembranes résonantes pour la détection fiable, sensible, intégrée et multiplexée de biom olécules.

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Ayela, Cédric. "Micromembranes résonantes à actionnement et détection piézoélectriques intégrés pour la détection de molécules biologiques en temps réel." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/147/.

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TLes avantages liés à la réduction de taille et la microfabrication, caractéristiques des microsystèmes électromécaniques (MEMS), sont favorables à l'utilisation de microstructures dans le domaine des biocapteurs. Dans ce contexte, nous avons développé des micromembranes résonantes à actionnement et détection intégrés, par l'intermédiaire d'une couche piézoélectrique (PZT), pour la transduction d'une reconnaissance biologique. Après la fabrication de matrices de micromembranes par les techniques de microfabrication, des travaux de caractérisation statique ont permis d'appréhender le comportement initial des structures et de déterminer les propriétés du matériau piézoélectrique. Ces optimisations ont ensuite servi de base pour la caractérisation dynamique des micromembranes, qui correspond à leur mode de fonctionnement en tant que capteur de masse. Ainsi, après la validation de l'actionnement intégré des structures et la détection des fréquences de résonance par les deux effets piézoélectriques, la génération optimisée de spectres a permis de développer une électronique spécifique aux structures et de les calibrer en masse pour la détermination de la sensibilité dans l'air : Sair=-15 pg/(mm². Hz). La caractérisation dynamique approfondie a permis enfin d'aborder l'utilisation des membranes en tant que biocapteur pour deux types d'application : une première orientée diagnostic par la détection spécifique en temps-réel et en milieu liquide d'anticorps alors que la seconde application concerne la combinaison des micromembranes avec des polymères à empreinte moléculaire (MIP). .
The advantages provided by size reduction and microfabrication, inherent to the Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), considerably empowered these structures for specific use as biosensors. With this in mind, we have developed resonant micromembranes with an integrated actuation and detection scheme thanks to a piezoelectric layer (PZT), allowing the transduction of a biological recognition. Following to the fabrication of matrices of micromembranes using standard micromachining techniques, initial behavior of the structures and piezoelectric material properties were determined by static characterization. Optimizations made in this configuration were used for the dynamic characterization of the membranes, corresponding to their working mode as mass sensors. Thus, validation of the integrated actuation of the structures and detection of resonant frequencies thanks to the reversible piezoelectric effect, allowed to develop a dedicated electronic set-up for the matrices of micromembranes, which mass sensitivity in air was determined equal to -15 pg/(mm². Hz). The integrated dynamic characterization of the structures gave us the opportunity of studying the potential of micromembranes as transducers for biosensing applications: a first one in a diagnostic approach by the specific detection of antibodies in real time and in liquid medium while the second application concerned the combination of the micromembranes with molecularly imprinted polymers (MIP). .

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Guyon, Laurent. "Spectroscopies femtosecondes de molécules biologiques : vers une détection optique des bactéries." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00195925.

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Dans le cadre général de la détection optique de bactéries, nous mettons en œuvre deux méthodes originales pour distinguer des molécules dont les propriétés optiques sont similaires : la LIBS femtoseconde pour les bactéries, et le contrôle cohérent pour les flavines.

La distinction des flavines par contrôle cohérent consiste à façonner une impulsion excitatrice à 400 nm, et à contrôler l'état excité des molécules en phase liquide par une deuxième impulsion infrarouge qui en diminue la fluorescence. Nous mettons en évidence le rôle du solvant dans ce processus bi-impulsionnel de déplétion, pour le tryptophane. Les études spectroscopiques en phase liquide, qui utilisent des impulsions intenses, engendrent des effets non-linéaires parfois inattendus, qu'il est important de connaître : c'est pourquoi nous étudions la filamentation dans un milieu liquide absorbant.

La photofragmentation des chromophores biologiques ionisés, flavines et tryptophanes, est examinée en phase gazeuse à l'aide d'un dispositif « pompe-pompe » similaire à celui de la déplétion. Nous montrons, avec la flavine mononucléotide, que la seconde impulsion diminue certaines voies de fragmentation au profit des autres. Enfin, nous révélons les potentialités de la LIBS femtoseconde pour l'analyse foliaire et la discrimination de bactéries.

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Vardanega, Delphine. "Détection de molécules d'acides aminés par des nanotubes de carbone chiraux." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00912684.

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La nécessité de différencier les molécules biologiques selon leur chiralité est d'un intérêt majeur dans l'industrie pharmaceutique. Un nanotube de carbone chiral placé dans une configuration de résonateur diélectrique gigahertz permet de détecter sélectivement et de façon réversible les énantiomères (gauche et droit) d'acides aminés adsorbés sur le résonateur, via la variation de sa fréquence. la sensibilité du capteur est optimisée quand l'angle chiral du nanotube avoisine 15°. pour améliorer les performances de sélectivité chirale du capteur et de conserver sa réversibilité d'adsorption, une hélice peptidique insérée à l'intérieur du nanotube permet de supprimer le contact direct entre le peptide et la molécule sondée. L'hélice peptidique polaire induit sur le nanotube un champ dipolaire chiral, qui exalte les effets non linéaires de polarisation à la surface du tube et augmente la sélectivité. En fonctions des propriétés électriques de l'hélice et du tube , la sélectivité chirale du capteur fonctionnalisé est augmenté de 50 à 10% par rapport au capteur initial. La chiralité des nanotubes de carbone joue un rôle prépondérant dans la stabilisation des nanotubes doubles parois (DWNTs), notamment si les deux parois sont de la même chiralité. Les modes de vibration du tube sont alors grandement modifiés. Par une étude d'un grand nombre de (DWNTs), des lois simples connectant le rayon, l'angle chiral, la longueur des tubes ont été obtenues pour décrire la discrimination chirale en énergie et l'influence de la chiralité sur les modes de vibration Raman de DWNTs.L'extension de ce travail sera d'utiliser les DWNTs comme détecteurs de structures chirales de plus grande dimension.

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Labidi, Hatem. "Manipulations électroniquement induites de molécules individuelles à la surface de semiconducteurs : vers les dispositifs bi-moléculaires." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112265/document.

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L’objectif de cette thèse est d’explorer le contrôle de processus électroniquement induits dans diverses molécules fonctionnalisées adsorbées sur la surface du Si(100). Ce travail s’inscrit dans le contexte des nanosciences moléculaires et a été réalisé à l’aide d’un microscope à effet tunnel (STM) à basse température (9K). Nous avons utilisé une approche combinant étude statistique et modélisation théorique afin de pouvoir explorer la physique des divers processus observés. Cette thèse débute par l’étude de la molécule d’hexaphényle benzène (HPB) dont les phényles latéraux permettent un découplage électronique entre la molécule et la surface du silicium. Grâce à cet effet, nous avons pu contrôler la diffusion directive et réversible de la molécule d’HPB physisorbée le long des marches de type SA à la surface du Si(100)−2×1 à travers un processus combinant l’action des électrons tunnels et celle du champ électrostatique induit par la pointe du STM. Ces premiers résultats ont permis d’envisager l’étude d’un couple de molécules de tétraphényles porphyrines métalliques adsorbées à la surface du Si(100)−2×1. Il s’agit de NiTPP et de CuTPP qui, comme pour l’HPB, possèdent des cycles phényles latéraux. Plusieurs conformations d’adsorption de ces deux molécules ont été caractérisées et leurs réponses à des excitations électroniques étudiées. Ceci nous a permis, pour la molécule de NiTPP, d’aboutir au contrôle de l’activation réversible d’un bistable intra-moléculaire en dépit de la chimisorption partielle de la molécule sur le silicium. L’étude de la molécule de CuTPP, quant à elle, montre des courbes de conductance I(V) en forme d’hystérésis associées à des changements réversibles de conformations réalisant ainsi une fonction mémoire. Dès lors, nous avons pu étudier la co-adsorption des molécules de NiTPP et de CuTPP sur le Si(100) afin de réaliser un binôme moléculaire. Divers couples de molécules ont pu être étudiés. Sur l’un d’entre eux, nous avons pu activer des processus d’excitations inter-moléculaires en excitant électroniquement l’une des molécules afin d’observer un changement de conformation de la seconde molécule du binôme. Ce résultat réalise ainsi le contrôle électronique d’un dispositif bi-moléculaire en s’affranchissant des processus électroniques induits via le substrat. Enfin, à titre de perspective, ce travail de thèse présente un procédé novateur permettant le contrôle local de l’hydrogénation de la surface de Si(100). Ceci est réalisé grâce à la passivation de la pointe du STM par l’hydrogène moléculaire à 9K. Les électrons tunnels sont ensuite utilisés pour induire la dissociation intra-dimer des molécules d’H2 sur la surface du Si(100). Cette technique peut être envisagée pour la passivation du Si(100) ou pour agir localement sur des circuits moléculaires
The objective of this thesis is to explore the control of electronically induced processes in various functionalized molecules adsorbed on the surface of silicon (100). In the context of molecular nanoscience, this work has been carried out using a scanning tunneling microscope operating at low temperature (9K). We used an approach combining statistical study and theoretical modelling in order to explore the physics of the various observed processes. This thesis begins with the study of the Hexaphenylbenzene (HPB) molecule for which the lateral phenyl rings enable the molecule-silicon surface electronic decoupling. Thanks to this effect, we could achieve a directive and reversible diffusion control of physisorbed HPB molecules along the SA silicon step edge through a process combining the joint actions of tunnel electrons and the local STM tip induced electrostatic field. These first results allowed considering the study of a couple of metaltetraphenyl porphyrin molecules adsorbed on the Si(100)-2x1 surface. Similarly to the HPB molecules, the two chosen metalloporphyrins: NiTPP and CuTPP, have lateral phenyl rings. Several adsorption conformations for these molecules were characterized and their response to electronic excitation has been studied. In the case of NiTPP, this led to the control of the reversible activation of an intra-molecular bistable despite the partial chemisorption of the molecule on the silicon surface. As for CuTPP molecule, our study revealed hysteresis behavior on the I(V) conduction curves associated with reversible conformation changes which represents the realization of a memory function. Following the study of each molecule apart, we performed the co-adsorption of the two molecules on the Si(100) surface to study molecular pairs. Various pairs of molecules have been studied. On one of them, we were able to activate an inter-molecular excitation transfer process by locally exciting one molecule and observing a conformation change of the second molecule of the pair. This result thus shows the electronic control of a bi-molecular device getting rid of substrate mediated electronic process. Finally, as a perspective, this thesis presents a novel technique allowing the controlled local hydrogenation of the Si(100) surface. This is achieved thanks to the passivation of the STM tip by molecular hydrogen at 9K. The tunnel electrons are then used to induce the intra-dimer dissociative adsorption of H2 molecules on the Si(100) surface. This technique could be considered for the passivation of Si(100) or to locally modify molecular circuits

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Ardhuin, Thibault. "Étude par STM et NC-AFM des mécanismes de charge de molécules individuelles sur substrats isolants." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30315.

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Ces dernières années sont apparues de nouvelles techniques permettant le contrôle de la charge de nano-objets individuels (atome, molécule, agrégat métallique ou semi-conducteur, ...) déposés sur substrats isolants. Cet aboutissement a été rendu possible par le perfectionnement des méthodes de microscopie à effet tunnel (STM) et à force atomique (AFM). En combinant ces outils, les précurseurs ont réussi à maîtriser l'état de charge d'un atome d'or déposé sur une bicouche de NaCl(001) sur substrat Cu(111). Par la suite, ce type de manipulation a été étendu à des systèmes moléculaires notamment au CEMES avec Cu(dbm)2. Ce sujet s'inscrit dans la continuité de ces études. L'objectif était d'analyser l'impact de l'augmentation de l'épaisseur du film isolant sur les mécanismes de charge. Cette problématique requière une quantification de l'état de charge du système ainsi qu'une mesure de l'épaisseur d'isolant. Dans ce travail, nous avons pu étudier des films de KBr et NaCl déposés sur des surfaces de Cu(111) et Ag(111). Pour ces études, que ce soit en courant tunnel (STM) ou en gradient de force (NC-AFM), le contrôle de l'état de pointe est essentiel. Lorsque l'on travaille sur substrat isolant, la pointe a tendance à collecter des contaminants qui en changent les propriétés électroniques. Or, pour charger un système de manière reproductible, il nous faut impérativement contrôler la métallicité de l'apex. Cette maîtrise passe par une re-préparation fréquente de la pointe sur une surface métallique, difficile à trouver dans le cas d'un film épais. Pour pallier à cette rareté, nous avons mis en place un masque de dépôt permettant un contrôle du gradient de l'épaisseur du film isolant tout en préservant des zones de métal libre. Cela nous a permis de réaliser nos mesures avec un état de pointe mieux contrôlé. L'instabilité de l'état de pointe nous a également conduit à effectuer des spectroscopies à courant régulé de type Z(V). En contrôlant ce courant, il est alors possible de minimiser l'interaction entre la pointe et le film isolant, préservant ainsi plus longtemps la pointe. Ces spectroscopies Z(V) permettent également d'augmenter la tension de mesure jusqu'à atteindre le régime d'émission de champ. Nous avons observé par cette méthode une variation de la modulation de l'amplitude des résonances d'émission de champ (FER) en fonction de l'épaisseur du film isolant. Une modélisation numérique par différences finies a été développée afin de comprendre ce phénomène. [..]
In recent years, new techniques have emerged to control the charge of individual nano-objects (atom, molecule, metal aggregate or semiconductor, etc.) deposited on insulating substrates. This achievement has been made possible by the refinement of Tunneling Microscopy (STM) and Atomic Force (AFM) methods. By combining these tools, the precursors succeeded in controlling the state of charge of a gold atom deposited on a NaCl (001) bilayer on a Cu (111) substrate. Subsequently, this type of manipulation has been extended to molecular systems, in particular at the CEMES with Cu(dbm)2. This subject is part of the continuity of these studies. The objective was to analyze the impact of the increase of the thickness of the insulating film on the charge mechanisms. This problem requires a quantification of the state of the system charge as well as a measurement of the insulation thickness. In this work, we have been able to study KBr and NaCl films deposited on Cu(111) and Ag(111) surfaces. For these studies, whether in tunnel current (STM) or force gradient (NC-AFM), the control of the tip state is essential. When working on an insulating substrate, the tip tends to collect contaminants that change their electronic properties. However, to charge a system in a reproducible way, we must imperatively control the metallicity of the apex. This control requires a frequent re-preparation of the tip on a metal surface, difficult to find in the case of a thick film. To overcome this scarcity, we have implemented a deposition mask allowing a control of the gradient of the thickness of the insulating film while preserving clean metal zones. This allowed us to carry out our measurements with a better controlled state of the tip. The instability of the tip state has also led us to perform Z (V) regulated current spectroscopies. By controlling this current, it is then possible to minimize the interaction between the tip and the insulating film, thus making the tip last longer. These Z (V) spectroscopies also make it possible to increase the measurement voltage until reaching the field emission regime. We have observed a variation of the modulation of the field emission resonances (FER) amplitude as a function of the thickness of the insulating film. [...]

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Lambert, Girard Simon. "Détection de molécules par lidar agile multi-longueurs d'onde dans l'infrarouge moyen." Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26425.

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Cette thèse présente la preuve de concept d’un nouveau système de télédétection multi-gaz utilisant la spectroscopie active d'absorption optique différentielle (active Differential Optical Absorption Spectroscopy ou active DOAS). Le système opère dans l’infrarouge proche et moyen. Celui-ci est conçu pour mesurer des gaz à une distance d’une centaine de mètres avec l’utilisation de cibles non coopératives, telles que les éléments de la topographie du terrain. Le système inclut un générateur paramétrique (Optical Parametric Generator ou OPG) permettant la génération d’impulsions ayant un spectre large (10 à > 100 nm) et dont la longueur d’onde centrale est accordable entre 1.5 et 3.8 µm. Un télescope couplé à un spectrographe et à une caméra MCT-APD maison permettent de détecter le spectre de retour de chaque impulsion. Les expériences montrent la détection simultanée, dans l’air et dans une cellule, de H2O et CO2 à 2 µm et de H2O et CH4 à 3.3 µm. Les limites de détection pour notre expérience sont respectivement de 158 et 1 ppm·m pour le gaz carbonique et le méthane. Un algorithme original permet d’extraire les concentrations de gaz à partir d’un spectre de transmission présentant de signatures fortes d’absorption. Le développement d’un OPG conçu spécialement pour le système est détaillé. Son utilisation offre des avantages intéressants pour la mesure de gaz à distance. Les propriétés de l’OPG sont étudiées numériquement et expérimentalement afin d’optimiser son utilisation pour la mesure de gaz. Nous discutons des compromis à faire sur les paramètres de la pompe, du cristal et des sources d’injection (seed). L’objectif est d’optimiser la densité spectrale et la divergence tout en augmentant l’énergie de sortie. Un laser d’injection large bande est construit et il permet d’optimiser la stabilité de l’OPG d’une impulsion à l’autre, la densité d’énergie et la divergence. Un modèle numérique permet de simuler correctement le niveau de puissance de l’OPG, d’expliquer les mécanismes de saturation de l’amplificateur et de proposer des moyens pour améliorer la stabilité d’une impulsion à l’autre.
This thesis presents the proof-of-concept of a novel remote sensing system designed for the detection of molecular species, such as gas pollutants, via active Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) in the short and mid wavelength infrared (SWIR/MWIR). The system is designed to be used in applications where gases need to be detected at a distance of about one hundred meters with the use of non-cooperative targets such as topographical features. The system includes an Optical Parametric Generator (OPG) generating broad linewidth (10 to > 100 nm) pulses tunable between 1.5 and 3.8 µm. A telescope coupled to a grating spectrograph and an in-house gated MCT-APD measures the whole return spectrum of each pulse. Experiments show simultaneous detection in indoor atmospheric air and inside a cell of H2O and CO2 at 2 µm and H2O and CH4 at 3.3 µm. In the context of our experiment, the detection limits for CO2 and CH4 are 158 and 1 ppm·m, respectively. A new algorithm is also presented enabling the determination of concentrations when spectra include strong absorption features. The development of a dedicated Optical Parametric Generator (OPG) is presented in detail. Its use in remote sensing of gaseous pollutants offers some promising advantages. The OPG properties are studied numerically and experimentally in order to optimize its use for the application. We discuss trade-offs to be made on the properties of the pump, crystal and seeding signal in order to optimize the pulse spectral density and divergence while enabling energy scaling. A seed with a large spectral bandwidth is shown to enhance the pulse to pulse stability and optimize the pulse spectral density and divergence. A numerical model simulating the OPG process is proposed and includes the multiple wavelength nature of the beams. It shows excellent agreement with experimental output power. The model also explains the mechanisms of gain saturation in OPGs and helps finding means of enhancing the pulse to pulse stability.

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Kechkar, Mohamed Adel. "Méthodes de reconstruction et de quantification pour la microscopie de super-résolution par localisation de molécules individuelles." Thesis, Bordeaux 2, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR22130/document.

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Le domaine de la microscopie de fluorescence a connu une réelle révolution ces dernières années, permettant d'atteindre des résolutions nanométriques, bien en dessous de la limite de diffraction prédite par Abbe il y a plus d’un siècle. Les techniques basées sur la localisation de molécules individuelles telles que le PALM (Photo-Activation Light Microscopy) ou le (d)STORM (direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) permettent la reconstruction d’images d’échantillons biologiques en 2 et 3 dimensions, avec des résolutions quasi-moléculaires. Néanmoins, même si ces techniques nécessitent une instrumentation relativement simple, elles requièrent des traitements informatiques conséquents, limitant leur utilisation en routine. En effet, plusieurs dizaines de milliers d’images brutes contenant plus d’un million de molécules doivent être acquises et analysées pour reconstruire une seule image. La plupart des outils disponibles nécessitent une analyse post-acquisition, alourdissant considérablement le processus d’acquisition. Par ailleurs la quantification de l’organisation, de la dynamique mais aussi de la stœchiométrie des complexes moléculaires à des échelles nanométriques peut constituer une clé déterminante pour élucider l’origine de certaines maladies. Ces nouvelles techniques offrent de telles capacités, mais les méthodes d’analyse pour y parvenir restent à développer. Afin d’accompagner cette nouvelle vague de microscopie de localisation et de la rendre utilisable en routine par des expérimentateurs non experts, il est primordial de développer des méthodes de localisation et d’analyse efficaces, simples d’emploi et quantitatives. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons développé dans un premier temps une nouvelle technique de localisation et reconstruction en temps réel basée sur la décomposition en ondelettes et l‘utilisation des cartes GPU pour la microscopie de super-résolution en 2 et 3 dimensions. Dans un second temps, nous avons mis au point une méthode quantitative basée sur la visualisation et la photophysique des fluorophores organiques pour la mesure de la stœchiométrie des récepteurs AMPA dans les synapses à l’échelle nanométrique
The field of fluorescence microscopy has witnessed a real revolution these last few years, allowing nanometric spatial resolutions, well below the diffraction limit predicted by Abe more than a century ago. Single molecule-based super-resolution techniques such as PALM (Photo-Activation Light Microscopy) or (d)STORM (direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) allow the image reconstruction of biological samples in 2 and 3 dimensions, with close to molecular resolution. However, while they require a quite straightforward instrumentation, they need heavy computation, limiting their use in routine. In practice, few tens of thousands of raw images with more than one million molecules must be acquired and analyzed to reconstruct a single super-resolution image. Most of the available tools require post-acquisition processing, making the acquisition protocol much heavier. In addition, the quantification of the organization, dynamics but also the stoichiometry of biomolecular complexes at nanometer scales can be a key determinant to elucidate the origin of certain diseases. Novel localization microscopy techniques offer such capabilities, but dedicated analysis methods still have to be developed. In order to democratize this new generation of localization microscopy techniques and make them usable in routine by non-experts, it is essential to develop simple and easy to use localization and quantitative analysis methods. During this PhD thesis, we first developed a new technique for real-time localization and reconstruction based on wavelet decomposition and the use of GPU cards for super-resolution microscopy in 2 and 3 dimensions. Second, we have proposed a quantitative method based on the visualization and the photophysics of organic fluorophores for measuring the stoichiometry of AMPA receptors in synapses at the molecular scale

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Le, Fur Elisabeth, and Patrick Étiévant. "Détection et quantification de molécules d'arôme en sortie de CLHP par ampérométrie pulsée." Dijon, 1994. http://www.theses.fr/1994DIJOS056.

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La détection ampérométrique pulsée sur électrode d'or est la technique électrochimique la plus appropriée a la détection de composés d'arômes aliphatiques séparés par CLHP en phase inverse. Par rapport à la spectrophotométrie UV elle offre une sensibilité de détection du même ordre de grandeur pour les alcools et aldéhydes insaturés mais meilleure pour les molécules saturées. Cependant, on observe une diminution de sensibilité quand on passe d'un alcool ou d'un aldéhyde insaturé à son homologue sature. Ceci est lié a des phénomènes d'adsorption à l'électrode favorises par la présence d'électrons PI. La détection ampérométrique pulsée montre également des potentialités dans la détection indirecte de molécules hydrolysables en milieu basique comme les esters et les lactones. La nécessite d'utiliser un solvant organique, l'acétonitrile, pour la séparation chromatographique entraine une diminution marquée de la sensibilité absolue du détecteur qui est cependant compensée par un gain de sensibilité apparente (mesurée par la hauteur des pics). La configuration de la cellule électrochimique est d'une importance capitale pour obtenir les meilleurs rapports signal/bruit: ainsi il a été montré que l'utilisation d'une électrode d'or excentrée dans la cellule électrochimique conduisait à une utilisation non maximale de la surface de métal. Le détecteur électrochimique n'est pas destructif, la quantité de compose électrolysée étant tout à fait négligeable.

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Bégon, Cédric. "Intérêt du contrôle de l'émission spontanée pour la détection ultrasensible de molécules fluorescentes." Aix-Marseille 3, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX30014.

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Nous avons mis en place un appareillage de spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS) afin de mesurer les coefficients de diffusion de fluorophores organiques diffusant librement dans un volume de 10 femtolitres (10'15 litres) défini par un filtrage confocal. La méthode d'analyse, adaptée au marqueur Cyanine 5 donne accès, pour une large gamme de concentrations (10'1 M-10'8 M), au nombre moyen fluorophores présents dans le volume confocal et à leur temps moyen de résidence. Le signal de fluorescence détecté pour chaque molécule sur un intervalle de temps donné est un paramètre clé qui conditionne la qualité de l'analyse. Afin d'améliorer la technique FCS, nous montrons qu'un miroir multicouche diélectrique planaire placé dans le volume confocal suffit à exercer un contrôle spatial de l'émission spontanée des fluorophores et augmente significativement le rapport signal sur bruit pour une même durée d'analyse
We have implemented a fluorescence con-elation spectroscopy (FCS) set up to coefficients for fluorescent organic molecules freely diffusing into a confocal volume of 10 femtolitres (10-15 litres). The technique, which uses Cyanine 5 reporters gives, for a wide range of concentrations (1011 M-10'8 M), the mean number of fluorescent molecules present into the confocal volume and their mean residence time. The detected signal per molecule per unit time is a key parameter which defines the accuracy of the measurements. To improve the FCS technique, we show that a dielectric multilayer mirror located into the confocal volume alters the radiation pattern for the fluorescent molecules and enhances the signal to noise ratio per molecule per unit time

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Labeau, Olivier. "Détection et étude de nano-objets : nanocristaux de CdSe/ZnS et molécules uniques." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13004.

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Ce travail traite de la détection et de l'étude de nano-objets luminescents que sont les nanocristaux de semi-conducteur de CdSe/ZnS et les molécules aromatiques. Le mémoire est organisé en trois parties distinctes. La première décrit différentes méthodes de détection de nano-objets par des méthode optiques de champ lointain. L'accent est mis sur l'utilisation d'un dispositif de microscopie confocale de fluorescence fonctionnant aux très basses temlpératures. La seconde traite plus spécifiquement ed la spectroscopie des nanocristaux de CdSe/ZnS. Une étude complète ainsi qu'un modèle de l'évolution en foction de la température du déclin de la luminescence de ces nanocristaux à l'échelle individuelle sont détaillés. Des résultats concernant la spectroscopie d'excitation résonante et de fluorescence des nanocristaux de CdSe/ZnS sont aussi mentionnés. Enfin, dans une dernière partie, la détection de la charge d'un vortex d'Abrikosov est envisagée par la spectroscopie de molécules individuelles aromatiques fluorescentes aux très basses températures présentant un fort effet Stark linéaire. Ce travail met en évidence un phénomène supplémentaire, un déplacement régulier du spectre d'excitation avec la puissance excitatrice, observable pour des molécules situées au voisinage d'une interface métallique ou supraconductrice.

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Remy, Charlotte. "Synthèse et étude de récepteurs moléculaires fluorescents pour la détection de molécules neutres." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN070/document.

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La détection de molécules toxiques pour l’Homme et son environnement est d’une importance cruciale et fait partie des préoccupations majeures de la société actuelle. Les résidus de pesticides tels que l’atrazine ainsi que la mélamine font notamment partie de ces molécules dangereuses pour la santé humaine. Ces deux molécules sont principalement dosées par des techniques lourdes et coûteuses comme la spectrométrie de masse, la chromatographie ou l’électrochimie. De même, la détection des amines biogéniques représente un intérêt sociétal. Elles sont produites par des bactéries durant la décarboxylation des acides aminés dans les cellules. Leur détection permet ainsi d’évaluer la contamination microbiologique et la dégradation potentielle d’un aliment. Elles sont aujourd’hui dosées par chromatographie en phase liquide ou en en phase gaz, par électrochromatographie capillaire et par spectroscopie UV-visible. Quelques exemples de détection par fluorescence ont déjà été décrits dans la littérature mais la nécessité de développer de nouveaux récepteurs fluorescents efficaces est bien réelle.La fluorescence est une technique qui offre de multiples avantages tels que la sensibilité, la sélectivité et un faible coût. De nombreuses sondes fluorescentes capables de détecter des métaux lourds ont été développées au laboratoire PPSM. Cependant, la détection de molécules neutres par fluorescence représente un défi supplémentaire en raison de la nature plus faible de l’interaction, comparée à celle entre espèces chargées.La première étape de cette thèse a été de concevoir et de synthétiser un ensemble de sondes moléculaires fluorescentes, aussi bien pour la détection de l’atrazine, de ses produits de dégradation et des dérivés de la mélamine que pour la détection des amines biogéniques. Des fluorophores dérivés de la molécule de maléimide, de naphthalimide et de l’acide barbiturique ont ainsi été développés pour sonder les dérivés de triazine en exploitant leur système de trois liaisons hydrogène pour la reconnaissance moléculaire. De même, un calix[6]arène fluorescent a été conçu pour déceler la présence des amines biogéniques qui provoqueront une réponse fluorescente par encapsulation dans le calixarène.La deuxième étape a consisté à étudier les propriétés photophysiques de ces sondes. La sonde Naphth-AlcyneOMe possède un rendement quantique élevé, s’est révélée fortement solvatochrome. Elle est de plus sensible à la déprotonation de sa fonction imide. Des études RMN et de modélisation moléculaire ont également été menées afin de caractériser les sondes de manière plus approfondie et de comprendre plus précisément leur réactivité. La spectroscopie RMN a confirmé l’interaction par liaison hydrogène entre les sondes maléimide et naphthalimides et la molécule d’atrazine. Elle a aussi mis en évidence l’encapsulation de l’heptylamine dans le calix[6]arène. Pour sa part, la modélisation moléculaire nous a permis de mieux comprendre la photophysique de la sonde Naphth-TriazoleOMe.Enfin, la capacité des sondes à détecter les divers analytes cibles par fluorescence a été évaluée lors de la dernière étape de ce projet. La sonde TPA-BARB a présenté une forte exaltation de fluorescence en présence des dérivés de mélamine alors que le calix[6]arène-quinoléine Calix-Quino est capable de détecter les amines aliphatiques par fluorescence
The detection of molecules toxic for man and his environment is one of the major concerns of our society. Melamine and the pesticide residues such as atrazine are some of these dangerous molecules. These two molecules are usually measured with time-consuming and costly techniques like mass-spectrometry, chromatography or electrochemistry. In the same way, the detection of biogenic amines is of the greatest importance. They are produced by some bacteria during the decarboxylation of amino acids in the cells. So their detection allows to assess the microbiologic contamination and the potential degradation of a food. Today they are measured by chromatography in the liquid or gas phase, capillary electrochromatography and UV-visible spectroscopy. Some examples of detection by fluorescence have been described in scientific literature, but it is really necessary to develop some new efficient fluorescent receptors.Fluorescence is a technique which offers many advantages such as sensitivity, selectivity and a low cost. A lot of fluorescent probes able to detect heavy metals have been developed in PPSM laboratory. However the detection of neutral molecules by fluorescence represents an additional challenge as the interaction is weaker than with charged species.The first step of this thesis was to design and synthesize a set of fluorescent molecular probes designed to detect atrazine, the products of its degradation and melamine derivatives as well as biogenic amines. Some fluorophores based on maleimide, naphtalimide and barbituric acid moieties have been developed for the detection of the triazines derivatives by exploiting their three hydrogen bonds for molecular recognition. In order to detect the presence of biogenic amines, a fluorescent calix[6]arene which lead to a fluorescent change upon encapsulation in the calixarene cavity has been designed.The second step consisted in studying the photophysical properties of these probes. Naphth-AlcyneOMe probe which has a high quantum yield turned out to be highly solvatochromic. Moreover it is sensitive to the deprotonation of its imide function. NMR studies and molecular modeling were conducted in order to deepen the characteristics of the probes and better understand their reactivity. NMR spectroscopy confirmed the interaction through hydrogen bonding between maleimide and naphtalimide probes and the atrazine molecule.It highlighted the encapsulation of heptylamine in the calix[6]arene. Molecular modeling enabled us to better understand the photophysics of Naphth-TriazoleOMe probe.Finally the capacity of probes to detect the various analytes by fluorescence was assessed in our last part. TPA-BARB probe presented a high exaltation of fluorescence in presence of melamine derivatives whereas the calix[6]arène-quinoleine Calix-Quino is able to detect aliphatic amines by fluorescence

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Bienaimé, Alex. "Microcapteur en arséniure de gallium pour la détection de molécules dans un fluide." Thesis, Besançon, 2012. http://www.theses.fr/2012BESA2025/document.

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La recherche de biomarqueurs pour le dépistage, le diagnostique ou le traitement de maladie requiert le développement de dispositifs hautement sensibles alliant un faible coût d’analyse, un faible encombrement et une réponse rapide. Dans ce cadre, nous développons un biocapteur acoustique utilisant des ondes de volume pour permettre la détection d’analyte particulière dans un milieu biologique complexe. La géométrie retenue est une membrane résonante à excitation et détection piézoélectriques intégrées vibrant sur un mode de cisaillement d’épaisseur généré par un champ latéral. Le transducteur utilise les propriétés particulières de l’arséniure de gallium pour assurer une détection sensible et sélective, aussi bien grâce à ses propriétés piézoélectriques que ses possibilités de microfabrication ou de biofonctionnalisation. Dans un premier temps, nous avons dimensionné le dispositif et modélisé son comportement. Une sensibilité à un ajout de masse a pu être estimée à environ 0.1 ng.Hz-1. Nous avons ensuite envisagé la microfabrication du capteur en utilisant uniquement des techniques de microfabrication à faible coût (gravure humide et photolithogravure). Ceci a permis d’obtenir des membranes épaisses (50 μm) de géométrie et d’état de surface maitrisés. Nous avons ensuite envisagé la réalisation de la biointerface grâce au développement d’une interface chimique spécifique permettant d’immobiliser covalemment une monocouche dense de protéine à la surface du GaAs. Cette monocouche a été caractérisée par une analyse originale couplant la microscopie à force atomique (AFM) et la spectrométrie de masse MALDI-TOF. Enfin, les interfaces fluidiques et électriques ont été mises au point et ont permis de tester le dispositif par une mesure d’impédance
The biomarkers detection for screening, diagnosis or treatment of disease requires the development of highly sensitive devices combining low cost of analysis, a small size and quick responses. In this context, we develop a biosensor using bulk acoustic wave to allow the detection of specific analyte in a complex biological medium. The geometry used is a piezoelectric resonant membrane using shear mode vibration excited by lateral field. The transducer uses the specific properties of gallium arsenide to provide a highly sensitive and selective detection thanks to its piezoelectric properties and also its microfabrication or biofonctionnalisation facilities. First, we dimensioned the device and modeled it behavior. A sensitivity to adding mass has been estimated at 0.1 ng.Hz-1. Then, we considered the sensor microfabrication using only low cost process (photolithography and wet etching). Through these processes, we obtained well formed thick membranes (50μm) with specific surface properties and microstructuration. Next, we realize the biointerface through the development of a specific chemical interface in order to immobilize a dense protein monolayer covalently attached to the GaAs surface. This monolayer was characterized by an original analysis coupling the atomic force microscopy and the mass spectroscopy MALDI-TOF. Finally, fluid and electrical interfaces have been developed and we tested the device by impedance measurements

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Mammez, Marie-Hélène. "Détection hétérodyne de molécules d'intérêt atmosphérique à l'aide de lasers à cascade quantique." Thesis, Reims, 2016. http://www.theses.fr/2016REIMS027/document.

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La détection hétérodyne infrarouge est une technique qui a été développée principalement pour améliorer la détectivité des détecteurs infrarouges, en particulier dans la fenêtre 8-12 μm. Cette technique a longtemps été étroitement associée à l’usage de lasers à gaz. Les domaines d’applications ont été principalement les études astrophysiques et atmosphériques. Peu d’autres applications ont pu être envisagées du fait de la complexité de mise en oeuvre et de l’encombrement de ce type d’instruments. Les progrès récents dans le domaine des lasers à semi-conducteurs (les lasers à cascade quantique - QCL - couvrent une grande partie du spectre infrarouge) permettent d’envisager de nouveaux développements et de nouvelles applications pour la détection hétérodyne infrarouge, par exemple pour la détection et l’identification à distance de molécules d’intérêt atmosphérique telles que les polluants. Les principaux atouts de la détection hétérodyne concernent la sélectivité spectrale et directionnelle de l’instrument. Elle est applicable dans le domaine civil aux molécules d’intérêt atmosphérique telles que l’ozone et le dioxyde de carbone et pour le domaine militaire à la détection d’espèces dangereuses. Un récepteur hétérodyne a été réalisé avec un QCL émettant autour de 10 μm et un corps noir stabilisé en température. Dans ce but, plusieurs systèmes ont été envisagés : un système à base de lentilles, un autre à base de miroirs paraboliques hors axes et un dernier à base de fibres optiques moyen infrarouge. Parallèlement, un héliostat a aussi été développé dans le but de réaliser des mesures atmosphériques
Infrared heterodyne sensing is a technique which has been developed primarily toimprove the detectivity of infrared detectors, particularly in the 8 − 12 μm window. This technique has long been closely associated with the use of gas lasers. The fields of application were mainly astrophysical and atmospheric studies. Due to the complexity of implementation and the size of this type of instrument, ew other applications could have been envisaged. Recent progress in the field of semiconductor lasers (Quantum Cascade Laser - QCL - cover a large part of the infrared spectrum) enable to consider new developments and new applications for infrared heterodyne sensing, for example for the remote detection and identification of atmospheric molecules, such as pollutants. The main advantages of heterodyne sensing concern spectral and directional selectivity of the instrument. It is applicable in civil sector to atmospheric molecules such as ozone and carbon dioxide, and for the military one to detect hazardous species. A heterodyne receiver has been developed with a QCL emitting at around 10 μm and a temperature stabilized black body. To this end, several systems were considered: a system based on lens, another one based on off-axis parabolic mirrors and a last one based on mid-infrared optical fibers. Meanwhile, a heliostat has also been developed in order to do atmospheric measurements

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Saadi, Lama. "Etude de l'adsorption des molécules simples sur WO3 : application à la détection des gaz." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4346/document.

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L'équipe micro-capteurs de l'IM2NP développe des capteursde gaz dont le principe de détection est basé sur la mesure de la variationde la conductance en présence de gaz. Le matériau utilisé comme élémentsensible est l'oxyde de tungstène (WO3) en couches minces. L'objet de cettethèse est donc d'étudier la surface de WO3 dans sa reconstruction c(2x2),obtenue par clivage selon la direction [001]. Cette étude a été également suivied'une étude des lacunes par des calculs ab initio basés sur la DFT, dans lesdeux approximations LDA et GGA. Ensuite, l'dsorption de molécules de gazsimples (O3, COx, NOx) sur des surfaces plus ou moins riches en oxygènea été effectuée. Pour simuler ces systèmes, nous avons fait le choix du codeSIESTA basé sur la DFT et qui présente l'avantage de pouvoir travailler
The team of micro sensors at IM2NP mainly focuses onthe development of gas sensors based on measurement in conductancevariation in presence of gas. The material used as sensitive element istungsten oxide (WO3) thin film. The objective of present thesis is to studythe surface properties of WO3 in its reconstruction c(2x2), obtained bycleavage along the [001] direction. This study is also followed by a gapanalysis using ab initio calculations based on DFT in both LDA andGGA approximations. Then, the adsorption of molecules of simple gases((O3, COx NOx) for these surfaces (more or less rich in oxygen), is performed.To simulate these systems, we have chosen the SIESTA code based onDFT which is used for the larger number of atoms as compared to other codes

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Gueroui, Zoher. "Observation par microscopie de fluorescence de la transcription de l'aon." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2002. http://www.theses.fr/2002ENSL0229.

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Nous avons étudié l'activité de l'ARN polymérase du bactériophage T7 sur l'ADN de T7par microscopie de fluorescence à l'échelle de la molécule individuelle. Nous avons immobilisé et étiré l'ADN par peignage moléculaire et utilisé cet ADN comme matrice pour l'activité de l'enzyme. Nous avons montré que la transcription d'une molécule d'ADN fixée et étirée par peignage moléculaire n'est pas possible à cause de la sur-extension de l'ADN. Par contre en réduisant l'extension moléculaire de l'ADN par peignage, sous faible tension de surface, l'ARN polymérase retrouve une activité avec des caractéristiques proches de celles observées habituellement in vitro : nécessité de la présence du promoteur de T7 pour le démarrage et possibilité d'immobilisation de l'ARN polymérase sur son promoteur. Nous avons vérifié que les molécules d'ARN sont accessibles à des protéines diffusant en solution. Dans un second temps nous avons pu suivre directement l'ARN polymérase, une fois couplée à un marqueur colloi͏̈dal fluorescent. Nous avons pu observer les étapes essentielles de l'activité de transcription de l'ARN polymérase : la diffusion et la reconnaissance du promoteur par l'enzyme ainsi que le mouvement processif de l'ARN polymérase le long de l'ADN peigné. Ces résultats préliminaires sont prometteurs mais ont mise en évidence certaines limites du peignage moléculaire. Cela nous a conduit à développer une nouvelle méthode d'étirement de l'ADN, alternative au peignage moléculaire, plus complexe mais potentiellement plus adaptée pour l'observation d'interactions ADN-protéines : l'alignement de l'ADN sur une lamelle lithographiée.

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Bendriaa, Loubna. "Etude et caractérisation de biocapteurs bactériens luminescents pour la détection de molécules et de microorganismes." Le Mans, 2005. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2005/2005LEMA1024.pdf.

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Guernet, François. "Spectroscopie d'absorption saturée à ultra haute résolution par sélection de molécules lentes et détection hétérodyne." Paris 13, 1993. http://www.theses.fr/1993PA132030.

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Le spectromètre infra rouge à absorption saturée du Laboratoire de Physique des Lasers de Villetaneuse permet d'obtenir une résolution d'environ 1kHz en utilisant des lasers CO2 ultra stables à 10 [micro]m. La résolution obtenue reste principalement limitée par le temps d'interaction cohérente fini des molécules avec l'onde lumineuse. L'augmentation de ce temps nécessite une séction optique des molécules lentes. Cela se passe par l'utilisation de champs lasers plus faibles et par la diminution de la pression dans la cuve d'absorption. L'abaissement de ces deux parmètres entraîne une forte diminution du signal détecté. Nous avons mis au point une méthode de détection hétérodyne qui nous permet d'atteindre pratiquement le bruit de photons pour une puissance laser inférieure à 1 [micro]W. A l'aide d'une modulation haute fréquence, une demi largeur de 230 Hz pour une résonance de OsO4 a été atteinte à 2 10[puissance -6] Torrs. Nous avons dû détecter un signal de 10[puissance -14]W environ sur un faisceau de 3 10[puissance -8]W. L'adjonction d'une seconde modulation basse fréquence assure l'élimination du bruit basse fréquence résiduel. En outre, elle permet d'observer la dérivée seconde du signal de saturation ce qui s'accompagne d'un affinement spectaculaire de la raie (80 Hz pour la dérivée seconde à 3 10[puissance -6 Torrs). Ce signal met en jeu les seules molécules lentes(=5 m/s) et constitue un progrès d'un ordre de grandeur du pouvoir de résolution de l'instrument. Cette méthode a permis de résoudre 7 composantes hyperfines d'une structure de 5 kHz d'une raie de SF6

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Talon, Hervé. "Aspects théoriques de la spectroscopie haute résolution de la phase dense : creusement de trous spectraux et spectroscopie de molécules individuelles." Bordeaux 1, 1992. http://www.theses.fr/1992BOR10557.

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Ce document traite des aspects les plus recents de la spectroscopie haute resolution de la phase dense. Tout d'abord de la spectroscopie de molecules individuelles, notamment par la mesure experimentale, accompagnee de la correlation des photons emis par la molecule: la nature quantique de la lumiere de fluorescence est ainsi mise en evidence. Cette etude est poursuivie par l'elaboration d'un modele non phenomologique, visant a predire theoriquement l'evolution en temperature du spectre d'absorption d'une molecule lorsqu'on la couple a diverses entites susceptibles de representer la structure d'un milieu desordonne (systeme a deux niveaux, modes de vibrations quasi-locaux,. . . ). Sur la base de ce modele, on tente de reproduire le spectre d'absorption d'une molecule qui represente un retrecissement par le mouvement, phenomene inedit dans le domaine optique. Enfin, la these s'acheve par la construction de deux modeles de cinetique dispersive qui ont pour objet de rendre compte des principales quantites mesurables experimentalement lorsque l'on fait de la spectroscopie de creusement de trous

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Lagardère, Matthieu. "Développement d’un Simulateur fondé sur la Dynamique Brownienne de molécules individuelles et dédié à l’Imagerie de Fluorescence sur Cellules Vivantes." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0786.

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La fluorescence a révolutionné l’imagerie cellulaire : en améliorant grandement le contraste, elle a permis d’imager des structures et de suivre des dynamiques moléculaires, jusqu’alors inaccessibles. Il existe aujourd’hui un grand nombre de techniques de microscopie optique exploitant les propriétés de molécules fluorescentes. Ces techniques permettent d’observer des structures toujours plus fines, de suivre la dynamique d’un ensemble de molécules (FRAP, PAF) ou de molécules individuelles (SPT, FCS) mais aussi d’étudier en temps réel leurs interactions moléculaires (FCCS, FRET). Toutefois, ces paradigmes expérimentaux sont complexes et de nombreux biais peuvent entacher d’erreurs les résultats obtenus.Dans le but d’interpréter avec précision les expériences d’imagerie de fluorescence sur cellules vivantes, nous avons développé un logiciel de simulation qui prend en compte les paramètres caractéristiques de ces expériences. Ce logiciel possède une interface graphique permettant d’ajuster en temps réel les paramètres de la simulation, et utilise des méthodes de Monte Carlo pour simuler la dynamique Brownienne de molécules individuelles ainsi que la photophysique des fluorophores associés. Ces molécules qui évoluent dans une géométrie définie par l’utilisateur peuvent transiter réversiblement entre un état diffusif rapide et un état diffusif lent, appelé état piégé, dans des compartiments subcellulaires spécifiques. Les fluorophores peuvent exister dans trois états : fluorescent, éteint et photo-blanchi. Des taux de transitions entre ces états sont utilisés pour simuler les expériences de fluorescence.Nous montrons dans un premier temps que les simulations générées par notre algorithme sont en accord avec des modèles théoriques classiquement utilisés pour analyser les expériences d’imagerie de fluorescence. Dans un second temps, nous utilisons le logiciel pour étudier un contact adhésif entre deux cellules COS médié par deux protéines d’adhésion formant un complexe hétérologue : la neurexine et la neuroligine. Des expériences d’imagerie de fluorescence (SPT, FRAP, FCS) ont été réalisées et sont interprétées en utilisant des simulations. Dans cette étude, nous mettons en évidence que les propriétés dynamiques de la neurexine sont modifiées au niveau du contact cellule-cellule, en bon accord avec le modèle
Fluorescence has revolutionized cellular imaging: by deeply increasing contrast, it permits to image cellular structures, and to follow molecular dynamics, which were not achievable by other optical imaging methods. Nowadays, a great number of optical microscopy techniques use the properties of fluorescent dyes and proteins. They have allowed scientists to observe finer and finer structures, to study the dynamics of an ensemble of molecules (FRAP, PAF) or of individual particles (SPT, FCS) but also to investigate the interactions between molecules in live conditions (FCCS, FRET). However, these experimental paradigms are complex and numerous biases can introduce inaccuracy in the obtained results.To the aim of precisely interpreting live cell fluorescence imaging experiments, we have developed a simulation software which takes into account the characteristic parameters of these experiments. This software, which provides a graphical interface to adjust in real time the simulation parameters, utilizes Monte Carlo Methods to simulate the Brownian motion of single molecules and the photophysics of associated fluorophores. These molecules diffuse in a user-defined geometry and can transit between fast and slow diffusion (trapping state), depending on the cellular compartment. Fluorophores can be fluorescent, blinked or photobleached. Transition rates between these states are used to simulate the fluorescence experiments.We show that the simulations generated by the algorithm are in accordance with the theoretical results typically used to analyze fluorescence experiment outputs. Then, we use the software to study an artificial cell-cell junction made up with two COS cells overlapping with each other. This junction, called adhesive contact, is mediated by two adhesion proteins called neurexin and neuroligin which establish a heterologous complex. Fluorescence imaging experiments (SPT, FRAP, FCS) have been performed, and are interpreted using simulations generated by our software. In this study, we show that the dynamic properties of neurexin are modified in the cell-cell contact area in accordance with the model

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Ridier, Karl. "Etudes des relations magnéto-structurales dans les composés à base moléculaire par diffusion des neutrons : des molécules individuelles aux nanoparticules." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112312/document.

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Un des enjeux majeurs dans le domaine du magnétisme moléculaire est de mieux comprendre et prévoir, dans les composés à base moléculaire, les corrélations qui existent entre les propriétés structurales (modulables à partir de méthodes de synthèse de type « bottom-up ») et les propriétés magnétiques. En particulier, la compréhension et la maîtrise de l’anisotropie magnétique à l’échelle locale est primordiale, notamment en vue de concevoir des molécules-aimants avec de plus hautes températures de blocage. Dans ce contexte, ce travail de thèse s’organise autour de deux grands axes. La première partie se concentre sur la détermination et la caractérisation de l’anisotropie magnétique locale dans des complexes moléculaires d’ions de transition de faible nucléarité. La diffraction de neutrons polarisés (PND) nous a permis, pour la première fois, de mettre clairement en évidence le tenseur de susceptibilité magnétique locale dans un complexe moléculaire mononucléaire de Fe3+ Bas-Spin ainsi que dans deux complexes, mononucléaire et dinucléaire, de Co2+ Haut-Spin. Cette approche novatrice mène à l’établissement de relations magnéto-structurales claires et directes, en reliant les directions magnétiques locales propres à l’environnement de coordination des ions métalliques et en particulier aux axes locaux de distorsion. Nous avons également mené l’étude originale d’un complexe à transition de spin thermo-induite de Mn3+ par diffusion inélastique de neutrons (INS) dans les deux phases Haut-Spin (HS) et Bas-Spin (BS). Cette étude nous a conduits à la proposition d’un modèle d’hamiltonien de spin anisotrope dans les deux états HS et BS, en relation avec la structure du complexe. Dans une seconde partie plus exploratoire de la thèse, nous avons mené une étude complète des propriétés structurales et magnétiques de nanoparticules ferromagnétiques d’analogue du bleu de Prusse CsNiCr, par diffusion de neutrons aux petits angles (SANS). Les effets de taille, d’organisation et de concentration sur leurs propriétés superparamagnétiques ont ainsi été clairement mis en évidence. En particulier, nous avons mis en exergue, pour les particules de plus petite taille (5 nm de diamètre), une contribution magnétique qui résulte de la manifestation d’un phénomène collectif, tandis que celles de plus grande taille (28 nm de diamètre) apparaissent être dans un état complètement multidomaine
One of the major issues in the field of molecular magnetism is to better understand and predict the correlations between the structural properties of molecule-based compounds and their magnetic properties, all of which may be tunable using “bottom-up” synthesis methods. In particular, the understanding and control of the magnetic anisotropy at the atomic scale is essential, especially with the aim to design Single-Molecule Magnets (SMM) with higher blocking temperatures. In this context, this thesis work is focused on two mains subjects. The first part deals with the determination and the characterization of the local magnetic anisotropy in low-nuclearity molecular complexes based on transition ions. Polarised neutron diffraction (PND) allows us, for the first time, to directly access the local susceptibility tensor in a Low-Spin Fe3+ mononuclear complex as well as in two, mononuclear and dinuclear, High-Spin Co2+ complexes. This innovative approach leads to the establishment of unique and direct magneto-structural correlations, by relating the local magnetic principal directions with the coordination environment of the metallic ions and, in particular, with the local distortion axes. We have also carried out an original investigation by inelastic neutron scattering (INS) of a Mn3+ thermo-induced spin-transition compound in both High-Spin (HS) and Low-Spin (LS) states. On the basis of this study, we were able to propose an anisotropic spin-Hamiltonian model in both HS and LS phases, and their relationships with the structure of the molecule are discussed. In a second more exploratory part of the thesis, we have carried out by small-angle neutron scattering (SANS) a complete study of the structural and magnetic properties of Prussian blue analogues (PBA) ferromagnetic nanoparticles CsNiCr. The effects of size, organization and concentration on their superparamagnetic properties have been clearly highlighted. In particular, a strong magnetic contribution has been observed for the smallest particles (5 nm diameter) which results from the manifestation of a collective process, while the biggest (28 nm diameter) appear to be in a multi-domain state

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Le, Roux Émilie. "Détection des mutations de TP53 et CTNNB1 dans l'ADN tumoral ou plasmatique : signification comme biomarqueurs de l'hépathocancérogenèse." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10103.

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Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est fréquent dans les régions tropicales, où son diagnostic est tardif et les traitements inefficaces. Pour permettre un diagnostic précoce, il faut identifier des marqueurs moléculaires spécifiques au CHC et détectables dans des prélèvements simples à obtenir tels que les échantillons de sang. Dans ce travail, nous avons étudié l'intérêt des mutations des gènes TP53 et CTNNB1 comme biomarqueurs pour la détection précoce et l'identification de l'étiologie des CHC. D'une part, nous avons analysé une mutation spécifique au codon 249 du gène TP53 (Ser249). Nous avons vu que les variations temporelles de la concentration en mutation Ser249 dans l'ADN circulant sont un marqueur d'exposition à l'aflatoxine B1 et au virus de l'hépatite B, et qu'elles pourraient être prédictives de l'hépatocancérogenèse. D'autre part, nous avons observé que les mutations dans les gènes TP53 et CTNNB1 peuvent co-exister dans les CHC, révélant des mécanismes complexes intégrant les deux voies, en fonction de l'étiologie. La compréhension de ces mécanismes permettra de déterminer la valeur des mutations comme marqueurs moléculaires du CHC
Hepatocellular carcinoma (HCC) is frequent in tropical regions where its diagnosis is late and its treatments are inefficient. Early diagnosis implies identification of HCC specific molecular markers which can be detectable in easily collected samples such as blood samples. In this work, we have studied the interest of mutations in TP53 and CTNNB1 genes as biomarkers for early detection and determination of HCC etiology. On one hand, we have analysed a specific mutation at codon 249 of TP53 gene (Ser249). We have shown that variations in concentration of Ser249 mutation in circulating DNA are a marker of exposure to aflatoxin B1 and hepatitis B virus, and that they may predict hepatocarcinogenesis. On the other hand, we have observed that mutations in TP53 and CTNNB1 genes can occur in the same HCC revealing complex mechanisms integrating the two pathways depending on etiology. Understanding these mechanisms will allow us to determine the value of mutations as molecular markers of HCC

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Lassus, Antoine. "Méthode de détection de sources individuelles d'ondes gravitationnelles par chronométrie d'un réseau de pulsars : application aux données de l'EPTA." Phd thesis, Université d'Orléans, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01017215.

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L'existence des ondes gravitationnelles, fluctuations de l'espace-temps lui-même, a été prédite sans, pour l'instant, qu'une détection directe n'ait été encore possible. A l'heure actuelle, des méthodes consistant en des détecteurs interférométriques de plusieurs kilomètres de long sont à l'oeuvre pour permettre une première détection. Nous proposons, dans cette thèse, d'étudier une autre méthode : la chronométrie d'un réseau de pulsars milliseconde. Elle consiste en l'observation régulière et la datation précise des impulsions radio en provenance de pulsars ultrastables. L'onde gravitationnelle produisant retards ou avances des impulsions sur Terre, nous recherchons sa présence sous forme d'un signal corrélé entre les observations faites des différents pulsars du réseau. Dans un premier temps, nous détaillons les processus d'observation et de chronométrie des pulsars, pour nous pencher sur un cas particulier avec le pulsar J1614-2230. Puis, nous présentons les ondes gravitationnelles et leurs sources ainsi que les différentes méthodes de détection. Nous décrivons tout particulièrement la méthode de chronométrie d'un réseau de pulsars appliquée à la recherche d'un signal en provenance d'un système binaire de tous noirs supermassifs. Ensuite, après avoir détaillé les outils statistiques et numériques utilisés, nous appliquons notre méthode à l'injection d'un tel signal dans les observations réelles faites dans le cadre de l'EPTA. Enfin, nous présentons les limites supérieures sur l'amplitude d'un signal en provenance d'un système binaire obtenues sur ces données sans injection grâce à notre méthode en fonction de la fréquence et de la position de la source.

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Zhu, Zhenyu. "Développement de nouveaux outils analytiques à base d'acides nucléiques aptamères pour la détection de petites molécules." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00770171.

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La détection de petites molécules est d'un grand intérêt dans les domaines pharmaceutique, environnemental, alimentaire et de la biologie clinique. Les aptamères, sélectionnés par la méthode SELEX (pour Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment), sont des oligonucléotides qui se lient à une cible donnée avec une affinité et une spécificité importantes. L'objectif de ce travail est d'établir de nouvelles méthodologies analytiques basées sur l'utilisation des aptamères pour la détection de petites molécules. Dans un premier temps, une méthodologie par électrophorèse capillaire, dérivée du concept de déplacement du brin complémentaire de l'aptamère, est décrite pour la détection simultanée de plusieurs analytes dans un seul capillaire. La deuxième étude se focalise sur le développement d'un aptacapteur colorimétrique simple, rapide et peu coûteux, qui utilise le concept général de protection enzymatique de l'aptamère et les nanoparticules d'or en tant que système de transduction. Enfin, deux méthodes par polarisation de fluorescence, basées sur le concept de déplacement (du brin complémentaire ou de l'aptamère lui-même), sont présentées afin d'accroitre les potentialités des aptacapteurs dédiés à la détection des petites molécules.

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Ryzhikov, Andrey. "Modification de surface des couches minces d'oxydes pour la détection sélective de molécules gazeuses et biologiques." Grenoble INPG, 2005. http://www.theses.fr/2005INPG0183.

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Cette étude est consacrée à la modification de surface des éléments sensibles de capteurs de gaz de type résistif à base de SnO2 par l'utilisation de couches minces de membranes filtrantes, de même qu'à la modification de surface des couches minces d'oxydes par des oligonucléotides pour la détection de l'ADN. Les couches minces d'oxyde d'étain pur et dopé par le palladium pour les capteurs de gaz et les couches de SnO2, SnO2(F), TiO2, Al2O3 destinées aux biopuces ont été élaborées par pyrolyse d'aérosol et par pulvérisation magnétron. Une caractérisation détaillée de la microstructure et de la composition des couches d'oxydes a été entreprise par plusieurs techniques. La surface des couches de SnOl a été modifiée par le dépôt de couches minces poreuses de platine et de AI2O3 pur et dopé par des métaux nobles (Pd, Pt, Rh, Ru). Ces couches minces jouent le rôle de membranes filtrantes. Le dépôt superficiel de platine sur SnO2 a permis d'optimiser la sensibilité et la sélectivité de la détection de l'hydrogène en présence de CO. Un prototype de capteur intégré a été réalisé à base de couches de SnO2(Pt). Les membranes filtrantes à base d'alumine pure et dopée ont permis d'améliorer la sélectivité de la détection de gaz réducteurs (H2, CO, CH4, C3H8). La détection sélective de H2 en présence de CO et des hydrocarbures en présence de CO et H2 par les structures AI2O/SnO2(Pd) et Al2O3(M)/SnO2(Pd) est rendu possible. Les couches minces poreuses de Al2O3 pur et dopé ont été utilisées dans les structures MIS Pt/Al2O3/p-Si et Pt/AI2O3(M)/p-Si. Ces structures possèdent une sensibilité importante aux gaz réducteurs. La surface des couches de SnO2, SnO2(F), TiO2, AI2O3 a été successivement modifiée par le greffage d'oligonucléotides. L'utilisation de ces surfaces pour la détection optique de l'ADN par fluorescence a ainsi été validée. L'influence de la nature du matériau et de l'épaisseur des couches sur l'intensité de fluorescence a été étudiée
This study is devoted to modification of surface of sensitive elements of resistive type SnO2 gas sensors by thin films filtering membranes and to modification of surface of thin oxide films by oligonucleotides for DNA detection. The thin films ofpure and Pd-doped tin dioxide for gas sensors and the films ofSnO2, SnO2(F), TiO2, AI2O3 for DNA biochips have been obtained by aerosol pyrolysis method and magnetron sputtering. Microstructure and compostion of the films have been investigated by multiple techniques. The surface of SnO2 films has been modified by deposition of thin films of platinum and pure and doped with noble metals (Pd, Pt, Rh, Ru) porous AI2O3. Platinum and alumina thin films play role offiltering membranes. Superficiel modification of SnO2 by platinum allows to optimise selectivity and sensitivity of hydrogen detection in presence of CO. A prototype of intergrated sensor has been realised on the base of SnO2(Pt) films. Pure and doped Al2O3 filtering membranes permet to improve selectivity of detection of reducing gases (H2, CO, CH4, C3H8). Selective detection ofhydrogen in presence of CO and ofhydrocarbons in presence of H2 and CO by AI2O3/SnO2(Pd) et AI2O3(M)/SnO2(Pd) structures is possible. Porous thin films of pure and doped AllO] have been studied in MIS structures Pt/AI2O3/p-Si et Pt/AI2O3(M)/p-Si. The structures possess high senstivity towards reducing gases. The surface of SnO2, SnO2(F), TiOl, AIzO] films have been successively modified with grafted oligonucleotides. The possibility of the use of the surfaces for optical detection of DNA by fluorescence has been proven. The influence of material and film thickness on fluorescence intensity has been studied

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Nguyen, Alisée. "Contrôle de rayonnements térahertz intenses produits par lasers femtosecondes et applications à la détection de molécules." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS020/document.

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Les ondes térahertz (THz), situées entre l'infrarouge et les micro-ondes dans le spectre électromagnétique, correspondent aux fréquences caractéristiques de nombreux mouvements moléculaires et permettent ainsi de caractériser des molécules complexes par spectroscopie dans le domaine temporel. Cette thèse a pour objectif d'étudier les champs THz émis par une source constituée d'une impulsion laser à deux couleurs générant un plasma par ionisation de l'air. En raison de l'asymétrie temporelle du champ laser, un courant électronique présentant une composante basse-fréquence dans la gamme THz est formé dans le plasma par conversion non linéaire et produit un champ secondaire comprenant une composante THz. Les effets non linéaires intervenant dans la génération du rayonnement THz sont l'effet Kerr à basse intensité (< 10¹³ W/cm²) et les photocourants à plus haute intensité (> 10¹³ W/cm²), au-dessus du seuil d'ionisation. Ce dernier mécanisme, qui génère le plus de rayonnement THz, est principalement étudié dans ce manuscrit. Si la puissance crête de l'impulsion laser est suffisamment élevée, des filaments de lumière peuvent être formés par combinaison de l'effet Kerr focalisant et de la formation d'un plasma défocalisant. Le phénomène de filamentation laser permet ainsi de créer des ondes THz à distance. En modulant l'impulsion laser, il est aussi possible de modifier les champs et spectres THz associés. En particulier, nous étudions les effets d'une dérive de fréquence et de la combinaison de multi-impulsions sur l'efficacité de conversion laser-THz. Nous consacrons en outre une large part de nos études à l'influence de l'augmentation de la longueur d'onde laser sur le rendement en énergie de l'émission THz
The terahertz waves (THz), located between the infrared and the microwaves in the electromagnetic spectrum, correspond to the characteristic frequencies of numerous molecular motions and thus make it possible to characterize complex molecules by time-domain spectroscopy. This thesis aims to study the THz fields emitted by a source formed by a two-color laser pulse generating a plasma by air ionization. Due to the time asymmetry of the laser field, an electric current having a low-frequency component in the THz range is formed in the plasma by nonlinear conversion, generating a secondary field including a THz component. The nonlinear effects involved in the generation of THz radiation are the Kerr effect at low intensity (< 10¹³ W/cm²) and the photocurrents at higher intensity (> 10¹³ W/cm²), above the ionization threshold. This latter mechanism, which generates the most THz radiation, is mainly studied in this manuscript. If the peak power of the laser pulse is sufficiently high, light filaments can be created by combining the focusing Kerr effect and the defocusing action of the plasma. So, the filamentation process can produce THz waves remotely. By modulating the laser pulse, it is possible to modify the associated THz fields and spectra. In particular, we study the effects of pulse chirping and multi-pulse combination. We also devote a large part of our studies to the influence of increasing the laser wavelength on the THz energy yield

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Mammez, Dominique. "Détection de molécules gazeuses d’intérêt atmosphérique par spectrométrie infrarouge avec laser à cascade quantique largement accordable." Thesis, Reims, 2013. http://www.theses.fr/2013REIMS003/document.

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Alors que l'étude de l'atmosphère a une importance croissante pour répondre aux problématiques environnementales, les exigences en terme de sources laser pour la spectrométrie de molécules complexes nécessitent de développer des sources largement accordables. Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit est centré sur la mise en œuvre de lasers à cascade quantique en cavité étendue (EC-QCL). Une partie de ce travail concerne la caractérisation d'une source EC-QCL commerciale ainsi que son application à la détection de gaz par spectrométrie photoacoustique. Des mesures ont été réalisées sur le dioxyde de carbone dans l'air expiré et sur le butane. La partie centrale de ce travail de thèse réside dans le développement de sources EC-QCL à partir de puces laser à cascade quantique développées par le III-V Lab. L'objectif est d'obtenir des sources largement accordables qui puissent être utilisées pour la détection de molécules complexes. Cela comprend la simulation, la conception et la mise en œuvre de systèmes en cavité étendue. Deux sources EC-QCL ont été réalisées. La première est une source impulsionnelle émettant autour de 4,5μm. La seconde émet autour de 7,5μm et fonctionne en continu à température ambiante. Ce laser a été utilisé pour réaliser des enregistrements sur l'acétone et le trichlorure de phosphoryle
As the study of the atmosphere is growing strongly in response to environmental issues, the needs in terms of laser sources for spectroscopy of complex molecules require the development of widely tunable sources. The PhD work presented in this manuscript is focused on the implementation of quantum cascade lasers in external cavity (EC-QCL). Part of this work deals with the characterization of a commercial EC-QCL source and its application to gas detection by photoacoustic spectrometry. Measurements were performed on carbon dioxide in exhaled air and butane. The central part of this thesis consists in the development of ECQCL sources based on quantum cascade laser chips from III-V Lab. The aim is to obtain widely tunable sources that can be used for the detection of complex molecules. This includes simulation, design and implementation of external cavity systems. Two EC-QCL sources were implemented. The first one is a pulsed laser emitting around 4,5μm. The second one emits around 7,5μm and is operated at room temperature in continuous wave mode. This laser was used to record the spectra of acetone and phosphoryl chloride

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Melaine, Feriel. "Biopuce à aptamères : application à la détection de petites molécules par imagerie de résonnance plasmonique de surface." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY054/document.

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Les aptamères correspondent à de courtes séquences d'oligonucléotides possédant une forte affinité et spécificité envers un ligand (petites molécules organiques, peptides, acides nucléiques, protéines, cellules). Du fait de leurs remarquables propriétés, ils sont utilisés comme alternative aux anticorps dans les dispositifs de type biocapteur/biopuce, notamment pour la détection de petites molécules (PM < 2000 Da). L'imagerie de résonance des plasmons de surface (SPRi) est une technique de détection optique qui a gagné une attention croissante ces dernières années. Elle est basée sur un principe de variation de l'indice de réfraction d'une surface sélective lors de l'interaction sonde/cible. Sa sensibilité est néanmoins limitée aux molécules de poids moléculaire supérieur à 2000 Da. Dans le cadre de ces travaux, nous avons développé une biopuce à aptamères pour à la détection d'une petite molécule, l'adénosine, au moyen de la technique de résonance des plasmons de surface (SPR). Pour cela, deux différentes stratégies ont été développées. La première combine l'utilisation de nanoparticules d'or (AuNPs) pour l'amplification du signal SPRi avec l'ingénierie des séquences d'aptamères. La seconde stratégie est basée sur l'exploitation de la stabilité thermodynamique apportée par l'interaction de la cible (adénosine) avec les séquences d'aptamères. Le dispositif SPR est alors couplé à un système de régulation de température, permettant ainsi d'assurer la dissociation des complexes et d'établir des profils de dénaturation caractéristiques. Nos résultats initient ainsi une nouvelle approche dans la détection de petites molécules par SPRi et ouvrent de nouvelles perspectives de développement des biocapteurs à aptamères
Aptamers are single-stranded DNA (ssDNA) or RNA molecules capable of binding to target molecules, including proteins, metal ions and drugs. Because of their specific binding abilities and many advantages over antibodies (higher stability, lower cost, easy chemical modification…), they provide a great opportunity to produce sensing surfaces for effective and selective detection of small molecules. Surface Plasmon Resonance imaging (SPRi) has become one of the most widely used label-free method for the study of biorecognition events on sensor surfaces. This technique provides a rapid approach, however, limited by low refractive index changes occurring when small molecules (<2000 Da) are captured on the sensor. Whereas significant reflectivity variation is observed upon the interaction of large molecules like proteins with the sensing interface, for small molecules targets such adenosine, the reflectivity variation is often too small to be detected by SPRi. Thereby, only few studies have been reported so far on SPRi-based biosensor for small molecules detection using aptamers. In this work, we developed two bioassay strategies for the detection of a model small molecule, adenosine, using Surface Plasmon Resonance imaging. The first one combines the SPRi signal enhancement effect induced by gold nanoparticles (AuNPs) with the advantage of using engineered DNA aptamers. The experimental results have demonstrated that the presence of gold nanoparticles and adenosine, which works as a molecular linker between engineered aptamer fragments, can significantly increase the SPRi response. The second strategy is based on the thermodynamics of binding between adenosine and its aptamer. To that end, SPRi technique was coupled with rigorous temperature control and aptamer duplex stability was monitored (affected by target binding) by quantification of melting transitions. Our results initiate a new approach for small molecule detection using SPRi with the aim to validate future prospects for integration in parallelized platform

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Elbhiri, Zoubida. "Nouvelles molécules pour la fonctionnalisation de capteurs isfet : Application à la détection du potassium et du calcium." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1996. http://www.theses.fr/1996ECDL0052.

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L'objectif de ce travail etait la fonctionnalisation de microcapteurs isfets (ion field effect transistor) par greffage direct de molecules complexantes sur la surface de l'isolant de grille pour la detection de l'ion alcalin potassium et de l'ion alcalino-terreux calcium. Une molecule de silane monofonctionnel avec le groupement complexant benzo 15-couronne 5 (b15c5) a ete synthetisee ; les produits obtenus a chaque etape ont ete caracterises par la rmn du proton et la spectrometrie infra-rouge. Le greffage du chlorosilane, du dimethylaminosilane sur la surface de l'isolant silice et de l'hydroxysilane sur la surface d'une membrane nitrure de silicium a ete realise. La reponse de l'isfet correspondant est de l'ordre de 30mv, les sensibilites croissant suivant la sequence sicl < si(nh#3)#2 < sioh. La modelisation de la reponse du capteur isfet greffe par le modele de liaison par sites a permis de trouver la constante de complexation en surface egale a 10#2#,#5 et un nombre de sites greffes deux fois plus important dans le cas de si(nh#3)#2 que dans le cas de sicl. Une molecule de silane monofonctionnel avec le groupement phosphonate, permettant de complexer le cation calcium, a ete synthetisee et greffee en une seule etape sur la surface de la silice, isolant de grille de l'isfet. La sensibilite de detection de l'ion calcium est de 9,5mv et lineaire dans une large gamme de concentration. Cette reponse a ete facilement modelisee par le modele de liaison par sites. Le greffage du groupement phosphonate en deux etapes conduisait a une sensibilite plus faible et a une difficulte dans la modelisation de la reponse.

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Belemtougri, Gourounga Raymond. "Détection immunohistochimique de molécules peptidiques et d'amines : leur coexistence dans le système nerveux d'Aeshna cyanea (insecte, odonate)." Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10065.

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Olivéro, Aurore. "Développement d'un instrument plasmonique bimodal couplant SPRI et SERS pour la détection et l'identification de molécules biologiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLO017/document.

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L’imagerie par Résonance des Plasmons de Surface (SPRI) est une technique d’analyse d’interactions moléculaires présentant de nombreux avantages. Elle peut être appliquée en temps réel et sans marquage, pour étudier un grand nombre d’interactions simultanément sur un même échantillon. La transduction d’un événement d‘interaction entre deux molécules complémentaires en un signal optique, repose sur la perturbation de l’onde plasmonique évanescente créée à la surface d’un film métallique mince.Toutefois, bien que la mesure SPR soit directe et sans marquage, sa spécificité repose entièrement sur celle des molécules sondes déposées à la surface de la puce et donc sur la chimie ayant servi à les immobiliser. Cette limitation devient problématique pour adresser les grands enjeux de santé actuels, liés à la détection de molécules à l’état de traces. En particulier, de nouveaux systèmes d’analyse plus sensibles sont requis pour pouvoir diagnostiquer le cancer au plus tôt, ou encore détecter la présence de contaminants agro-alimentaires en faible concentration.Dans cette perspective d’amélioration de la spécificité de détection, ce travail porte sur la mise au point d’un instrument bimodal couplant la SPRI, capable de quantifier la capture de molécules cibles, à la Spectrométrie Raman Exaltée de Surface (SERS), qui permet d’identifier la nature des molécules capturées en déterminant leur « empreinte » moléculaire. Cette thèse s’inscrit dans un projet ANR regroupant un consortium de partenaires académiques et un industriel.Ce document se concentre sur le développement de l’instrument optique combinant les deux systèmes de détection en un seul prototype. La mesure SPRI est réalisée en configuration Kretschmann, tandis que l’analyse SERS s’effectue par le dessus, en milieu liquide, à travers un hublot. Ces deux mesures simultanées sont rendues possibles grâce à la mise au point d’un substrat métallique nanostructuré. Une caractérisation détaillée du système optique est tout d’abord présentée, puis de premiers résultats de validation de la mesure bimodale sur un cas modèle d’interaction biomoléculaire ADN sont démontrés. Ces expériences prometteuses confirment le fonctionnement de l’instrument bimodal dans la perspective d’applications d’intérêt biologique
Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRI) is a powerful technique to study molecular interactions providing a real time, label free and high throughput analysis. The transduction of an interaction between complementary molecules into an optical signal is based on the perturbation of a plasmonic evanescent wave supported by a thin metallic film.However, despite its direct and label free assets, the specificity of SPR measurements is only guaranteed by the probe molecules grafted on the metallic surface and therefore by the quality of the surface chemistry. This limitation becomes an issue when addressing major health concerns relying on the detection of trace molecules. In particular, new systems are required to help early diagnosis and the control of food contaminants.In view of improving measurement’s specificity, this work reports the development of a bimodal instrument coupling SPRI, allowing the quantification of captured molecules, with Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), adding the precise identification of the molecules by measuring their spectroscopic fingerprint. This PhD is part of an ANR project bringing together academic and industrial partners.This manuscript focuses on the development of the optical instrument combining the two detection systems in a unique prototype. SPRI measurements are performed in the Kretschmann configuration while SERS analysis is implemented from the top, in solution, through a glass window. Nanostructured substrates have been designed and realized to allow the simultaneous experiment.The optical system is described, characterized and validated on the model case of a DNA hybridization. These first results prove the capabilities of the bimodal instrument in the perspective of more complex biological applications

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Pérot-Taillandier, Marie. "Dynamique de photofragmentation de molécules d'intérêt biologique protonées." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112204/document.

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L’expérience Arc-En-Ciel permet d’étudier la dynamique de photofragmentation UV de biomolécules produites par une source « électrospray ». La spécificité du dispositif expérimental utilisé repose sur la détection en coïncidence des photo-fragments ioniques et neutres issus d’un même évènement physique de fragmentation. L’étude de molécules simplement chargées permet d’identifier chaque canal de fragmentation par la masse du fragment ionique émis. En corrélant les informations temporelles et spatiales des photo-fragments détectés, on définit :- le nombre et la masse des fragments neutres associés à chaque fragment ionique- le nombre d’étapes de fragmentation de chaque canal et leurs temps caractéristiques(20 ns ≤ τ < 1 μs).L’ensemble de ces informations permet une description complète de la dynamique de photofragmentation du système étudié.La dynamique de photofragmentation du tryptophane protoné est régie par des transferts concertés d’électron et de proton à l’état excité. Lorsque le tryptophane protoné est complexé à un éther-couronne, les transferts de protons sont inhibés. Nous observons alors une modification de la dynamique de fragmentation.Pour de petits peptides protonés contenant le tryptophane, la dynamique à l’état excité est gouvernée par la position du tryptophane dans la chaîne peptidique. Les voies de fragmentation spécifiques UV, mises en évidence pour ces peptides, sont expliquées par les mêmes mécanismes de transfert concerté d’électron et de proton. Nous montrons cependant que ces mécanismes diffèrent suivant la composition du peptide
The Arc-En-Ciel experiment allows the investigation of UV photo-fragmentation dynamics of protonated biomolecules produced by an electrospray ion source. The specificity of the set-up is based on the detection in coincidence of ionic and neutral photo-fragments coming from the same fragmentation event. The study of simple charged molecules allows the identification of each fragmentation channel by the mass of the emitted ionic fragment. With the time and spatial correlation of the information of detected photo-fragments we identify:- the number of neutral fragments as well as their masses associated with each ionic fragment- the number of fragmentation steps of each channel as well as their fragmentation times (20 ns ≤ τ < 1 μs)This information provides a comprehensive understanding of the photo-fragmentation dynamics.The photo-fragmentation dynamics of protonated Tryptophan is driven by concerted electron and proton transfers in the excited state. When protonated Tryptophan is complexed witha crown-ether, proton transfers are inhibited and dynamics is modified.The excited state dynamics of small protonated peptides containing Tryptophan is governed by the position of Tryptophan in the peptide chain. The specific fragmentation channels involved are explained by concerted electron and proton transfers. We show how these mechanisms change with the composition of peptides

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Colas, Florent. "Propriétés optiques et thermoplasmoniques de réseaux de nanocylindres : applications à la détection de molécules et de micro-objets." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCD039/document.

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La spectroscopie Raman est une technique non-invasive, non-destructrice, permettant l’identificationdes molécules contenues dans un échantillon solide, liquide ou gazeux. Toutefois elle souffre d’un inconvénient majeur : une faible sensibilité. Cette limite est maintenant sur le point d’être repoussée grâce à l’essor du SERS (Surface Enhanced Raman Scattering, acronyme anglais de diffusion Raman exaltée de surface). Ce phénomène a été déjà mis en œuvre avec succès dans diverses applications : biomédicale, biologie, chimie analytique, science environnementale... Toutefois, malgré un nombre croissant de travaux scientifiques, certains aspects des capteurs SERS restent à étudier. Ce travail s’est focalisé sur l’étude des propriétés optiques en champs proche et lointain de réseaux de nanocylindres pour la détection de composés organiques. Les paramètres étudiés sont la période du réseau, le diamètre des cylindres, mais également le matériau constituant la nanoparticule tout comme la couche d’accroche. L’´étude des propriétés optiques nous a naturellement amené à investiguer le phénomène d’absorption. L’´énergie lumineuse incidente est convertie en chaleur. Les nanocylindres se comportent alors comme des nanosources de chaleur. Ainsi, une partie de ce travail a porté sur les effets dits de thermoplasmoniques. Une des applications que nous avons démontrée est la capacité à manipuler des micro-objets, grâce au contrôle des phénomènes d’advections
Raman spectroscopy is a technique that is non-invasive, non-destructive, allowing the identification of the molecules contained in a solid, liquid or gaseous sample. However it suffers from one major drawback : low sensitivity. This limit is now about to be pushed through the fast growth of SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). This phenomenon has been already implemented successfully in various applications : biomedical, biology, analytical chemistry,environmental science... However, despite a growing number of scientific works, some aspects of the SERS sensors still need to be studied. This work focused on the study of the near-field and the far-field properties of arrays of nanocylinders for the detection of organic compounds. The studied parameters are the period of the array, the diameter of the cylinders, but also the material constituting the nanoparticle as the adhesion layer. The study of optical properties naturally led us to investigate the phenomenon of absorption. The incident light energy is converted into heat. The nanocylindres then behave like nanosources of heat. Thus, part of this work focused on the effects of thermoplasmonics. One of the applications that we demonstrated is the ability to manipulate the micro-objets, thanks to the control of the phenomena of advections

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Xue, Baiyi. "Mise au point d’approches méthodologiques innovantes par spectrométrie de masse pour la détection de (bio)molécules d’intérêt pharmaceutique." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066707.

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Дисертації з теми "Détection des molécules individuelles"

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