Фізичні властивості гібридних вірус-неорганічних комплексів ВТМ–Au

Abstract

Методами зондової мікроскопії та спектроскопії атомової роздільчої здатности проведено дослідження фізичних, фізико-хемічних властивостей і морфології нанодротів на основі вірусів тютюнової мозаїки (ВТМ) та наночастинок шляхетних металів. Генетична програмованість оболонки ВТМ уможливлює виготовлення похідних ВТМ із підвищеною селективністю до неорганічних матеріялів або поверхні підкладинок. Останній факт уможливлює одержувати ефективні самоскладання нанорозмірних біоструктур у функціональних мікроприладах. Досліджено оптичні властивості нанокомплексів ВТМ–наночастинки золота. Встановлено оптичну активність комплексу ВТМ–Au із максимумом на 540 нм. Спостерігається залежність інтенсивности спектрів оптичного поглинання від орієнтації вектора поляризації. Наявність циркулярного дихроїзму відкриває можливість використання комплексів ВТМ–Au для створення метаматеріялів. Методою зондової тунельної спектроскопії досліджено електронну будову та властивості нанокомпозитів. Встановлено, що в інтервалі від 0 до 6 вольт виникають спонтанні й індуковані переходи у стан з відносно високою електропровідністю. Показано, що взаємодія досліджуваних рослинних вірусів з антитілами приводить до відсутності аґреґації та кластеризації наночастинок композиту. Показано поверхневу хемічну руйнацію золота після видалення наночастинок ВТМ з поверхні золота. Запропонована методика синтези нанодротів надає перспективи розробки вітчизняних технологій одержання наноматеріялів на основі рослинних вірусів.

The physical and physicochemical properties as well as morphology of nanowires fabricated from the tobacco mosaic virus (TMV) and nanoparticles of noble metals are studied by the methods of microscopy and spectroscopy with atomic resolution. The genetic shell programmability of TMV allows fabricating derivatives with high selectivity to inorganic materials or surface substrates. The latter fact allows obtaining efficient self-assembly of nanoscale biostructures for functional microdevices. Optical properties of nanocomplexes of the TMV–gold nanoparticles are studied. The optical activity of complex TMV–Au with maximum at 540 nm is revealed. The dependence of intensity of the absorption spectra on the optical polarization orientation is observed. The presence of a circular dichroism opens up possibilities of using TMV–Au complexes for the creation of metamaterials. The electronic structure and properties of nanocomposites is investigated by the scanning tunnelling spectroscopy method. As found, the spontaneous and induced transitions into a state of relatively high electrical conductivity appear in the range from 0 to 6 volts. As shown, the interaction of the studied plant viruses with antibodies leads to an absence of both aggregation and clustering of composite nanoparticles. It is revealed the presence of chemical gold surface destruction after removing of the TMV nanoparticles from the gold surface. The proposed technique of the nanowires’ synthesis allows developing of the leading-edge domestic technologies of fabrication of the plant-virus-based nanomaterials.

Методами зондовой микроскопии и спектроскопии атомного разрешения проведено исследование физических, физико-химических свойств и морфологии нанопроводов на основе вирусов табачной мозаики и наночастиц благородных металлов. Генетическая программируемость оболочки ВТМ позволяет изготовлять производные ВТМ с повышенной селективностью к неорганическим материалам. Последний факт позволяет получать эффективные самосборки наноразмерных биоструктур. Исследованы оптические свойства нанокомплексов ВТМ–наночастицы золота. Óстановлена оптическая активность комплекса ВТМ–Au с максимумом на 540 нм. Наблюдается зависимость интенсивности спектров оптического поглощения от ориентации вектора поляризации. Наличие циркулярного дихроизма открывает возможность использования комплексов ВТМ–Au для создания метаматериалов. Методом зондовой туннельной спектроскопии исследовано электронное строение и свойства нанокомпозитов. Óстановлено, что в интервале от 0 до 6 вольт возникают спонтанные и индуцированные переходы в состояние с относительно высокой электропроводностью. Показано, что взаимодействие исследуемых растительных вирусов с антителами приводит к отсутствию агрегации и кластеризации наночастиц композита. Показано химическое разрушение золота после удаления наночастиц ВТМ с поверхности золота. Предложенная методика синтеза нанопроводов предоставляет перспективы разработки отечественных технологий получения наноматериалов на основе растительных вирусов.