Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт

• Автор: Сергеев-Черенков, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 97 с. : ил.

Введение
Задачи

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Молекулярные кластеры.

1.2. Влияние внешних полей на синтез анизотропных наноструктур

1.3. Неорганические структуры биологических организмов

1.4. Молекулярные слои ЛенгмюраБлоджетт

Глава 2. Экспериментальные методы

2.1. Получение и исследование плнок ЛенгмюраБлоджетт.

2.1.1. Свойства плнок ЛенгмюраБлоджетт

2.1.2. Методика нанесения плнок ЛенгмюраБлоджетт на твердые подложки.

2.1.3. Методы исследования плнок ЛенгмюраБлоджетт.
2.1.3.1. Сканирующая туннельная микроскопия
2.1.3.2. Атомносиловая микроскопия
2.1.3.3. Инфракрасная Фурье спектроскопия
2.1.3.4. Электронный парамагнитный резонанс
2.1.3.5. Рентгенография
2.1.3.6. Электронография.
2.1.3.7. Трансмиссионная электронная микроскопия.
2.1.4. Установка для нанесения плнок ЛенгмюраБлоджетт.
Глава 3. Планарные органиконеорганические наноструктуры на основе плнок ЛенгмюраБлоджетт, содержащих неорганические наночастицы.
3.1. Моделирование процессов биоминерализации в катионсодержащих плнках ЛенгмюраБлоджетт.
3.1.1. Исследование взаимодействия катионов 2и Бе с монослоем стеариновой и арахиновой кислот
3.1.2. Формирования неорганических наночастиц в мультислойных плнках ЛенгмюраБлоджетт
3.1.3. Рентгенографическое исследование полученных наноструктур
3.1.4. Инфракрасная Фурье спектроскопия полученных наноструктур
3.1.5. Исследование полученных наноструктур методами атомносиловый микроскопии
3.1.5.1. Никель содержащие наноструктуры.
3.1.5.2. Железо содержащие наноструктуры.
3.1.6. Исследования полученных наноструктур методами трансмиссионной электронной микроскопии
3.1.7. Исследование электронографическими методами полученных структур, содержащих оксид железа
Глава 4. Наночастицы и кластеры в супрамолекулярных наноструктурах на основе планарных комплексов ДНК
4.1. Формирование неорганических наночастиц в мультислойных комплексах ДНКамфифильный поликатион
4.1.1. Формирование неорганических наночастиц оксида железа в мультислойных комплексах ДНКамфифильный поликатион.
4.1.2. Формирование неорганических наночастиц Сс1Б в мультислойных
комплексах ДНКамфифильный поликатион.
4.1.3. Исследование полученных наноструктур методами АСМ.
4.1.4. Исследование полученных наноструктур методами ТЕМ.
4.2. Комплексы ДНКамфифильный поли катион, содержащие наночастицы сульфида кадмия
4.2.1. Исследование полученных наноструктур методами ТЕМ.
Глава 5. Молекулярные металлорганические кластеры в планарных полимерных монослоях амфифильного полиэлектролита
5.1. Формирование полимерных монослов, содержащих молекулярные металлорганические кластеры.
5.1.1. Полимерные монослои, содержащие кластеры Р.
5.1.2. Полимерные монослои, содержащие кластеры Аию
5.2. Исследование структуры и физикохимических свойств полимерных монослов, содержащих молекулярные металлорганические кластеры
5.2.1. Полимерные монослои, содержащие кластеры Р.
5.2.2. Полимерные монослои, содержащие кластеры Аию
Выводы.
Список сокращений
Список литературы


Таким образом, имеется возможность создавать органиконеорганические нанокомпозитные молекулярные упорядоченные ансамбли, включающие в себя биологическиактивные центры или их искусственные аналоги, моделирующие процессы в нативных биологических мембранных структурах, но имеющие более простую для понимания и воспроизведения структуру. Наноструктурированные высокоорганизованные планарные органиконеорганические структуры представляют большой интерес для биофизики, так как они позволяют моделировать различные процессы в квазидвухмерном пространстве на границе раздела фаз что характерно для реакций, протекающих в биологических мембранах процессы переноса электрического заряда, передачи энергии возбуждения на молекулярном уровне, процессы коллективных межмолекулярных взаимодействий, фотохимические реакции. А также, наряду с этим можно моделировать и изучать физические механизмы регуляции этих процессов, например, при помощи внешних электромагнитных полей или путм изменения химического состава окружающей жидкой и газовой фаз. Ленгмюровские монослои и мультислойные плнки ЛБ могут быть использованы также как нанореакторы для синтеза различных неорганических наночастиц. Целью работы являлось экспериментальное моделирование процессов биоминерализации и выяснение физикохимических механизмов формирования организованных неорганических наноструктур в упорядоченных молекулярных нанореакторах, а также разработка новых подходов к созданию организованных органиконеорганических и бионеорганических наноструктур. Исследование взаимодействия двух и трхвалентных катионов переходных металлов 2, С и Бе3 с Ленгмюровскими монослоями жирных кислот стеариновой и архиновой кислот. Формирование на твердотельных подложках моно и мультислойных плнок ЛенгмюраБлоджетт жирнокислотных солей никеля, кадмия, железа. Формирование планарных организованных полимерных наноструктур, содержащих молекулярные металлорганические кластеры. Синтез неорганических наночастиц оксида никеля, сульфида кадмия и оксидов железа в мультислойных плнках ЛенгмюраБлоджетт и в мультислойных планарных комплексах ДНКамфифильный поликатион. Исследование структуры и физикохимических свойств полученных наноструктур методами рентгенографии, инфракрасной Фурье спектроскопии, атомносиловой микроскопии, сканирующей туннельной микроскопии и трансмиссионной электронной микроскопии. Глава 1. Разработка подходов к эффективному управлению процессами биомолекулярной организации и функционирования вплоть до наноуровня и их использование для создания новых гибридных и композитных функциональных наноструктур будут способствовать прогрессу в таких новых и перспективных областях, как биоинженерия, молекулярная и наноэлектроника, нанобиотехиология. Различные биологические структуры, включая ансамбли белков, липидных мембран, нуклеиновых кислот, демонстрируют замечательные свойства самоорганизации, самосборки и самовоспроизведения. Различные неорганические, в том числе магнитные, и гибридные органиконеорганические наноструктуры синтезируются в биологических и модельных системах в результате процессов биоминерализации, в которых ключевую роль играет состав и организация молекулярной матрицы, взаимодействующей с неорганической фазой . Использование таких эффектов в процессах создания синтетических или гибридных функциональных наноструктур и наноматериалов может быть перспективным для нанотехнологии, особенно учитывая, что процессы формирования наноструктур при таком подходе могут быть экономически эффективны, экологически безопасны и протекать в условиях, близких к условиям окружающей среды, с высокой воспроизводимостью структуры и свойств получаемых наноматериалов, характерной для биологических систем. В качестве примера эффективности использования такого квазибиофизического подхода для создания наноэлектронных систем с рекордными структурнофункциональными характеристиками можно упомянуть работы по реализации одноэлектронного туннельного транзистора, имеющего в качестве активного элемента одну метал л органическую кластерную молекулу и функционирующего при комнатной температуре 5.