L’imagerie hyperspectrale comme outil pour étudier l’anisotropie optique dans les cristaux uniques moléculaires à base de Lanthanide

Résumé

Ici, nous présentons un protocole pour obtenir des données d’imagerie hyperspectrales luminescentes et pour analyser les caractéristiques optiques d’anisotropie des cristaux simples à base de lanthanide à l’aide d’un système d’imagerie hyperspectrale.

Résumé

Dans ce travail, nous décrivons un protocole pour une nouvelle application de l’imagerie hyperspectrale (HSI) dans l’analyse du lanthanide luminescent (Ln³) --basé cristaux moléculaires simples. À titre d’exemple représentatif, nous avons choisi un seul cristal du complexe à base de l’heterodinuclear Ln [TbEu(bpm)(tfaa)₆] (bpm-2,2'-bipyrimidine, tfaa^- 1,1,1-trifluoroacetylacetonate) présentant des émissions visibles lumineuses sous l’excitation UV. HSI est une technique émergente qui combine l’imagerie spatiale bidimensionnelle d’une structure luminescente avec des informations spectrales à partir de chaque pixel de l’image obtenue. Plus précisément, HSI sur des cristaux simples du complexe [Tb-Eu] a fourni des informations spectrales locales dévoilant la variation de l’intensité de la luminescence à différents points le long des cristaux étudiés. Ces changements ont été attribués à l’anisotropie optique présente dans le cristal, qui résulte de l’emballage moléculaire différent des ions Ln^{3 dans} chacune des directions de la structure cristalline. Le HSI décrit ici est un exemple de la pertinence d’une telle technique pour les investigations spectro-spatiales des matériaux moléculaires. Pourtant, il est important de noter que ce protocole peut être facilement étendu à d’autres types de matériaux luminescents (tels que des cristaux moléculaires de taille micron, des microparticules inorganiques, des nanoparticules dans les tissus biologiques ou des cellules étiquetées, entre autres), ouvrant de nombreuses possibilités pour une recherche plus approfondie des relations structure-propriété. En fin de compte, ces recherches fourniront des connaissances à tirer parti de l’ingénierie de matériaux de pointe pour un large éventail d’applications allant du bioimagerie aux applications technologiques, comme les guides d’ondes ou les dispositifs optoélectroniques.

Introduction

L’imagerie hyperspectrale (HSI) est une technique qui génère une carte spatiale où chaque coordonnées x-y contient une information spectrale qui pourrait être basée sur n’importe quel type de spectroscopie, à savoir la photoluminescence, l’absorption et la dispersion des spectroscopies^1,2,3. En conséquence, un ensemble tridimensionnel de données (également appelé «cube hyperspectral») est obtenu, où les coordonnées x-y sont les axes spatiaux et la coordonnées z est l’information spectrale de l’échantillon analysé. Par conséquent, le cube hyperspectr....

Protocole

CAUTION: Il est recommandé d’utiliser des lunettes de sécurité spécifiques pour la longueur d’onde d’excitation utilisée en tout temps lors de l’utilisation de l’imageur.

1. Configuration du microscope hyperspectral

REMARQUE : Une vue d’ensemble du système d’imagerie hyperspectrale est donnée dans la figure 2a, les principaux composants de l’imageur étant décrits. Le système d’imagerie peut être utilisé pour la détection de l’émission visible ou proche infrarouge (NIR) d’un échantillon. Selon la détection souhaitée (visible ou NIR), la lumière passe par deux chemins de lumière différen....

Résultats

Pour illustrer la configuration du microscope hyperspectral pour l’acquisition de données sur un cristal unique moléculaire à base de Ln (c.-à-d., [TbEu(bpm)(tfaa)_6], Figure 1a), figure 2 montre une vue d’ensemble du système ainsi que le bon placement des cubes optiques dans la configuration. La figure 3 montre une capture d’écran du logiciel PHySpec contenant les menus utilisés lors de l’acquisition de HSI.

Discussion

Le protocole d’imagerie hyperspectral décrit ici fournit une approche simple qui permet d’obtenir des informations spectroscopiques à des endroits précis de l’échantillon. À l’aide de la configuration décrite, la résolution spatiale(x et y mapping) peut atteindre 0,5 m tandis que la résolution spectrale peut être de 0,2 nm pour la cartographie à la portée visible et de 0,6 nm pour la plage NIR.

Afin d’effectuer une cartographie hyperspectrale sur un seul cristal, la préparati.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Lames de microscope en verre	FisherBrand	12-550-15	Lames de verre utilisées pour la préparation des échantillons
Imageur confocal hyperspectral visible et proche infrarouge	PhotonETC		Microscope utilisé pour l’analyse, construit en fonction des besoins de l’utilisateur, il n’est donc pas numéro de catalogue