As medições de tempo de vida começam antes mesmo da deteção do primeiro fotão: o padrão de excitação deve ser adaptado à dinâmica que se pretende estudar.

Após a excitação ótica, a emissão de luz pode ocorrer em escalas de tempo muito diferentes, desde picosegundos e nanossegundos até microssegundos, milissegundos ou períodos ainda mais longos. A fluorescência imediata encontra-se normalmente nas escalas mais rápidas, enquanto fenómenos como fluorescência retardada, fosforescência e outros estados de longa duração podem persistir durante muito mais tempo. Importa salientar que o tempo de vida, por si só, nem sempre permite identificar o mecanismo fotofísico responsável pela emissão.

Para decaimentos rápidos, um pulso de excitação de picosegundos pode funcionar praticamente como um evento instantâneo. Técnicas como TCSPC (Time-Correlated Single Photon Counting) permitem então relacionar cada fotão detetado com o sinal de sincronização do laser e reconstruir com elevada precisão a curva de decaimento.

Para emissões de maior duração, é necessário adaptar a estratégia. Se a frequência de repetição for demasiado elevada, um novo pulso pode atingir a amostra antes de a emissão provocada pelo pulso anterior ter terminado. É possível resolver esta situação reduzindo a frequência de repetição ou utilizando excitação em burst ou CW com gating, criando períodos definidos de excitação seguidos de intervalos sem excitação durante os quais se observa o decaimento.

Aplicações demonstradas

O artigo apresenta três exemplos científicos da utilização do laser de picosegundos Prima da PicoQuant:

• TRPL em MoSe₂: excitação a 640 nm com pulsos de 100 ps e frequência de 20 MHz permitiu estudar dinâmicas de emissão sub-nanossegundo e interações entre materiais 2D e nanoestruturas fotónicas.
• FLIM de alta velocidade: três comprimentos de onda de excitação — 450, 520 e 640 nm — foram utilizados para distinguir imunofluorescência da autofluorescência dos tecidos através do contraste de tempo de vida.
• Perovskites quasi-2D: excitação a 450 nm, 5 MHz e pulsos de 130 ps foi utilizada para estudar relocalização de excitões e emissão intensificada por plasmões

Flexibilidade de excitação com Prima e Unico

Os lasers Prima e Unico permitem adaptar a excitação às diferentes escalas temporais da amostra. Podem ser utilizados em modos pulsado, burst, CW e CW com comutação rápida, tornando possível estudar tanto fenómenos rápidos como processos de luminescência mais prolongados.

O Prima oferece frequências internas entre 1 kHz e 200 MHz, triggering externo desde single-shot até 200 MHz e uma função de gating com tempos de subida e descida inferiores a 3 ns. Os períodos ON/OFF podem ser ajustados desde menos de 10 ns até 1 ms. Está disponível com até três comprimentos de onda, entre 375, 405, 450, 485, 515 e 640 nm. O Unico oferece uma abordagem semelhante para aplicações que necessitam apenas de um comprimento de onda. 

Artigo completo aqui
https://www.picoquant.com/science/excitation-across-timescales/