Слоистые структуры на основе бактериородопсина: получение, строение и применение для элементов устройств обработки информации

• Автор: Адамов, Григорий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.27.06, 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Аналитический обзор

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ

БАКТЕРИОРОДОПСИНА В ПРИБОРАХ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

1.1. Материалы и технологии для приборов молекулярной электроники

1.2. Бактериородопсин.

1.3. Приборы на основе функциональных элементов, выполненных в виде отдельных молекул и молекулярных ансамблей.
1.3.1. Усгройства хранения и преобразования информации на основе явления электронноструктурной неустойчивости проводящих молекулярных ансамблей.

1.3.2. Запоминающие усгройства на основе молекул ротаксана и хироптицена

1.3.3. Устройство объемной памяти на основе разветвленного фотоцикла молекул БР.

1.4. Приборы на основе молекулярных функциональных сред
1.4.1. Процессор обработки изображений в распределенных непрерывных средах с обратными связями.
1.4.2. Ассоциативный процессор для распознавания изображений на базе функциональных слоев БР
1.5. Многослойные структуры на основе непрерывных сред для записи,
хранения и считывания информации.
1.5.1. Оптические диски
1.5.2. Флуоресцентные диски
1.5.3. БиоФолд технология хранения информации с применением БР
1.6. Материалы и структуры для голографических элементов информационных приборов.
1.6.1. Материалы и структуры для голографических элементов
запоминающих устройств.
1.6.1.1. Многослойное запоминающее устройство на основе
полимерных функциональных материалов 1пбэМ1СА
1.6.1.2. Устройства голографической записи и хранения
информации на основе БР.
1.6.2. Функциональные структуры и оборудование для технологического контроля процессов получения материалов электронной техники.
1.6.3. Устройство коммутации на основе БР.
1.6.4. Сравнительные характеристики материалов для голографических элементов информационных приборов.
1.7. Выводы по главе
ПОЛУЧЕНИЕ И СТРОЕНИЕ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ БАКТЕРИОРОДОПСИНА ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИБОРОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ.
2.1. Получение пленок бактериородопсина.
2.1.1. Материалы и химические реагенты
2.1.2. Предварительная очистка суспензий БР.
2.1.3. Получения пленок БР методом электрофоретического осаждения
2.1.4. Получения пленок БР методом полива.
2.1.5. Получения пленок при контролируемой влажности
2.2. Разработка технологии и оборудования получения слоев неорганических веществ на поверхности пленок бактериородопсина методом
электроннолучевого испарения.
2.2.1. Модернизированная установка магнетронного распыления.
2.2.2. Установка термического осаждения металлов
2.2.2.1. Испаритель с электронным нагревом
2.2.2.2. Блок питания испарителя
2.2.2.3. Блок измерения толщины пленок
2.3 Строение пленок бактериородопсина.
2.3.1. Исследование поверхности пленок БР методом растровой электронной микроскопии.
2.3.2. Исследование поверхности пленок БР методом атомносиловой микроскопии.
2.3.3. Исследование пленок БР методом рентгеновской дифрактометрии .
2.3.4. Определение элементного состава пленок БР методом рентгеноспекхрального микроанализа
2.3.5. Исследование строения пленок БР методом просвечивающей электронной микроскопии.
2.3.6. Исследование пленок БР методом спектроскопии комбинационного рассеивания.
2.4. Выводы по главе.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛЕНОК БАКТЕРИОРОДОПСИНА НА ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА.
3.1. Метод оценки функциональных параметров материалов на основе бактериородоисина
3.2. Стенд для исследования функциональных свойств материалов на основе бактериородопсина
3.3. Исследование функциональных свойств материалов на основе бактериородопсина
3.3.1. Исследование функциональных свойств пленок БР, модифицированных тетраборатом натрия
3.3.2. Исследование функциональных свойств пленок БР с модифицированной хромофорной частью.
3.3.3. Исследование функциональных свойств пленок БР, модифицированных бифункциональными молекулами
3.3.3.1. Исследование функциональных свойств пленок БР, модифицированных парафенилендиамином
3.3.3.2. Исследование функциональных свойств пленок БР, модифицированных глутаровым альдегидом
3.3.4. Исследование фотохромных свойств пленок БР, модифицированных аминокислотами.
3.3.4.1. Пленки БР, модифицированные чистыми аминокислотами .
3.3.4.2. Пленки БР, модифицированные буферными системами на основе аминокислот.
3.3.5. Исследование функциональных параметров пленок БР с введением
наночастиц Аи
3.4. Зависимость функциональных свойств от строения пленок.
3.5. Выводы по главе.
СОЗДАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ПРИБОРОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР,
СОДЕРЖАЩИХ ПЛЕНКИ БАКТЕРИОРОДОПСИНА
4.1. Создание и исследование многофункциональных слоистых структур, содержащих пленки бактериородопсина.
4.1.1. Конструирование многофункциональных слоистых структур и
выбор материалов.
4.1.2. Технология получения многофункциональных слоистых структур
4.1.3. Исследование зависимости характеристик многофункциональных слоистых структур от технологических режимов 1 1
4.2. Макетирование элементов на основе голографических свойств бактериородопсина, пригодных для информационноизмерительных устройств
и приборов электронной техники.
4.2.1. Стенд для исследования голографических свойств
многофункциональных слоистых структур на основе БР.
4.2.2. Определение конструктивных голографических параметров слоев на основе БР.
4.2.1.1. Явление самодифракции в слоях на основе БР
4.2.1.2. Время жизни динамических дифракционных решеток, полученных в слоях на основе БР
4.2.3. Исследование взаимосвязи фотохромных и голографических
свойств слоев на основе БР.
4.3. Исследование макетных элементов на основе слоистых структур со слоями бактериородопсина, пригодных для информационноизмерительных устройств
и приборов электронной техники.
4.3.1. Исследование функциональных характеристик слоистых структур .
4.3.1.1. Оптическое разрешение слоев на основе БР
4.3.1.2. Исследование модового состава слоистых
волноводных структу р.
4.3.1.3. Эффективность вводавывода излучения в
многофункциональные слоистые структуры
4.3.2. Получение голограмм прозрачных объектов
4.3.3. Получение голограмм непрозрачных объектов
4.4. Формирование элементов электронной техники и биомолекулярной электроники на основе процессов в нелинейных диссипативных средах с распределенными обратными связями.
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Однако вопросы создания технологий и оборудования для получения функциональных сред на основе БР решались недостаточно интенсивно. Таким образом, исследования в области разработки технологий и оборудования для получения функциональных материалов и элементов на основе БР актуальны и соответствуют передовым направлениям развития элементной базы приборов электронной техники нового поколения. БР, композиционные материалы на основе БР и наночастиц Аи, проводящие полимеры, а также полимерные компоненты интегральной оптики. БР в 1, раза, а стабильность в 8 раз. Впервые разработаны технологии и оборудование для получения многофункциональных слоистых структур, включающих ориентированные слои БР и проводящие полимерные материалы, методами электрофоретического осаждения и электрополимеризации в едином технологическом цикле. Разработаны технологии получения методами фотополимеризации, центрифугирования и др. Сконструировано и изготовлено специальное технологическое оборудование для осаждения методами электроннолучевого испарения и магнетронного распыления пленок различных материалов на многофункциональные слоистые структуры, содержащие БР, без нарушения функциональных свойств БР. Исследованы состав и строение пленок БР с введением наночастиц Аи, а также модифицирующих химических неор1Днических и органических соединений. Впервые установлена зависимость между изменением строения и функциональными характеристиками пленок БР в процессе их эксплуатации. Экспериментально подтвержден механизм повышения чувствительности и стабилизации свойств пленок БР за счет введения в них наночастиц Аи, а также модифицирующих химических неорганических и органических соединений. БР в зависимости от параметров воздействующего светового потока. БР, коэффициент фотоиндуцированного перехода молекул БР из основного состояния БР0. Разработаны и созданы экспериментальные методика и установка для определения коэффициента фотоиндуцированного перехода молекул БР из основного состояния БР0 для пленок и многофункциональных слоистых структур на основе БР. Впервые экспериментально обоснована возможность применения многофункциональных слоистых структур, включающих в различном сочетании БР, композиционные материалы на основе БР и наночастиц Аи, проводящие полимеры, а также полимерные компоненты интегральной оптики, для создания элементов устройств электронной техники запоминающие устройства, системы обработки изображений, системы динамической голографии, информационноизмерительные приборы нового поколения. Конструкторские и технологические решения но получению многофункциональных слоистых структур на основе пленок БР с повышенными чувствительностью и стабильностью за счет введения модифицирующих химических неорганических и органических соединений ориентированных слоев БР и проводящих полимерных материалов планарных полимерных волноводов с заданным модовым составом и встроенными дифракционными решетками. Сконструированное и изготовленное специальное технологическое оборудование для осаждения методами электроннолучевого испарения и магнетронного распыления пленок различных материалов на многофункциональные слоистые структуры, содержащие БР, без нарушения его функциональных свойств. Математическая модель, экспериментальные методика и установка для определения комплексного параметра к7о0 характеризующего чувствительность материалов на основе БР, коэффициента фотоиндуцированного перехода молекул БР из основного состояния БР0. Результаты исследования влияния параметров процесса получения, особенностей строения и состава на функциональные свойства пленок и композиционных материалов на основе БР. Результаты исследования зависимости между изменением строения и функциональными характеристиками пленок БР в процессе их эксплуатации. Результаты экспериментов по применению многофункциональных слоистых структур, включающих в различном сочетании БР, композиционные материалы на основе БР и наночастиц Аи, проводящие полимеры, а также полимерные компоненты интегральной оптики, в элементах устройств электронной техники и информационноизмерительных приборов.