Отдел молекулярной биофизики

RU ENG
Меню:
Сайт института
Контакты
ФТИНТ НАН Украины
имени Б.И.Веркина
пр. Ленина, 47

тел. +(38057)-340-22-23
факс. +(38057) 345-05-93

Основные направления исследований

Физические свойства углеродных нанотрубок, фуллеренов и их гибридов с биомолекулами

Сотрудники, работающие по теме: Исследования проводятся под руководством доктора физ.-мат. наук Карачевцева В.А.
Состав группы: Степаньян С.Г. (к. ф-м. н., ст. науч. сотр.), Гладченко Г.О. (к. ф-м. н., ст. науч. сотр.), Плохотниченко А.М.(к. ф-м. н., науч. сотр.), Гламазда А.Ю. (к. ф-м. н., науч. сотр.), Леонтьев В.С.(вед.инж.), Линник А.С.(зав.сектором), Карачевцев М.В. (аспирант), Заруднев Е.С. (аспирант).

Первый ряд: Леонтьев В.С., Карачевцев В.А., Гладченко Г.О., Степаньян С.Г.
Второй ряд: Линник А.С., Заруднев Е.С., Карачевцев М.В., Плохотниченко А.М., Гламазда А.Ю.

Основные направления исследований:

  • Физические свойства нанобиогибридов на основе углеродных нанотрубок: структура гибридов и энергия взаимодействия между их компонентами.
  • Особенности адсорбции органических и биологических молекул, различных фрагментов ДНК на поверхности углеродных нанотрубок.
  • Оптические свойства (резонансное комбинационное рассеяние, поглощение, люминесценция) пленок и суспензий одностенных углеродных нанотрубок в различном окружении, при комнатных и низких температурах.
  • Агрегация одностенных углеродных нанотрубок в водной суспензии, вызванная биополимерами или биомолекулами.
  • Оптические свойства фотополимеризованных пленок фуллерена

Наиболее важные научные результаты, полученные в группе:

  • Изучена адсорбция органических молекул и компонентов нуклеиновых кислот, содержащих различные типы оснований, на поверхности одностенной углеродной нанотрубки (ОУНТ) и графена. Построен ряд стабильности этих гибридов, который сохраняется при переходе от нанотрубки к графену.
    • S.G. Stepanian, M.V. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, V.A. Karachevtsev, L. Adamowicz “Raman Spectroscopy and First-Principles Study of Interaction between Nucleic Acid Bases and Carbon Nanotubes” (J Physical Chemistry B, submitted).
    • M.V. Karachevtsev, O.S. Lytvyn, S.G. Stepanian, V.S. Leontiev, L. Adamowicz and V.A. Karachevtsev “SWNT-DNA and SWNT-polyC Hybrids: AFM Study and Computer Modeling” J. Nanoscience and Nanotechnology 8, 1473–1480 (2008)
    • S.G. Stepanian, M.V. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, V.A.  Karachevtsev, L. Adamowicz “Stacking interaction of cytosine with carbon nanotubes: MP2, DFT and Raman spectroscopy study” Chem Phys Letters 459, 153–158 (2008)
  • Определена структура гибридов, образованных органическими молекулами пирен и нафталин с ОУНТ в пленках, рассчитана энергия взаимодействия в таких гибридах. Показано, что для плоских π-сопряженных молекул величина их взаимодействия с нанотрубкой в значительной степени определяется площадью молекулы и диаметром нанотрубки.
    • S.G. Stepanian, V.A. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, U. Dettlaff-Weglikowska, L. Adamowicz “Combined Raman Scattering and ab initio investigation of the interaction between pyrene and carbon SWNT” Molecular Physics 101, 2609 (2003).
    • V.A. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, U. Dettlaff-Weglikowska, V.S. Leontiev, A.V. Peschanskii, А.М. Plokhotnichenko, S.G. Stepanian and S. Roth “Noncovalent functionalization of single-walled carbon nanotubes for biological application: Raman and NIR absorption spectroscopy” in “Spectroscopy of Emerging Materials” ed. by Faulques E. C. et al.,139-150, (2004).
  • Изучена адсорбция и гибридизация (образование двойной спирали) нуклеиновых кислот на поверхности ОУНТ. Показано, что образованная на нанотрубке спираль является дефектной. Это объясняется большей энергией адсорбции полимера на углеродной поверхности по сравнению с энергией образования водородных связей в комплементарной паре, что затрудняет ее образование.
    • V.A. Karachevtsev, G.O. Gladchenko, M.V. Karachevtsev, V.A. Valeev, V.S. Leontiev and O.S. Lytvyn “Adsorption of poly(rA) on the carbon nanotube surface and its hybridization with poly(rU)” Chemical Physics and Physical Chemistry 9, 2872-2881 (2008)
    • V.A. Karachevtsev, G.O. Gladchenko, M.V. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda,V.S. Leontiev, O.S. Lytvyn and U. Dettlaff-Weglikowska “RNA-wrapped carbon nanotubes aggregation induced by polymer hybridization” Mol. Cryst. Liq. Cryst. 497, 339-351 (2008)
  • Предложена модель адсорбции фрагмента двунитевой ДНК на поверхности ОУНТ, согласно которой он прикрепляется к нанотрубке посредством π-π-стэкинга с азотистыми основаниями однонитевых концов, которые служат своеобразным «якорем» для всего фрагмента.
    • G.O. Gladchenko, M.V. Karachevtsev, V.S. Leontiev, V.A. Valeev, A.Yu. Glamazda, А.М. Plokchotnichenko, S.G. Stepanian Interaction of fragmented double-stranded DNA with carbon nanotubes in aqueous solution. Molecular Physics, 104 (N20-21), 3193-3201 (2006)
  • Предложен и реализован новый способ сохранения активности фермента на нанотрубке, основой которого является использование полимерной (ДНК) прослойки между нанотрубкой и ферментом.
    • V.A. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, V.S. Leontiev, O.S. Lytvyn and U. Dettlaff-Weglikowska “Glucose oxidase adsorbed onto DNA-wrapped SWNT: Spectroscopy and AFM study” Chem Phys Letters 435, 104-108 (2007)
    • V.A. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, M.V. Karachevtsev, O.S. Lytvyn and U. Dettlaff-Weglikowska “Emission of carbon nanotube-DNA-GOX bionanohybrid for glucose detection” Proc.SPIE v.6796 p. 679625 (7 pages)(2007)
  • Исследования резонансного комбинационного рассеяния (РКР) нанотрубок при низких температурах продемонстрировали механическую жесткость конструкции нанотрубки, которая проявилась в малом смещении линий в спектре при понижении температуры от 300 до 5 К. Определена минимальная ширина линии дыхательной моды в спектре РКР, которая при температуре 5 К не превышает 3 см-1.
    • V.A. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, U. Dettlaff-Weglikowska, V.S. Kurnosov, E.D. Obraztsova, A.V. Peschanskii, V.V. Eremenko, S. Roth “Raman spectroscopy of HiPCO single-walled carbon nanotubes at 300 and 5 K” Carbon 41, 1567 (2003).
  • Показано, что адсорбированная на нанотрубках ДНК эффективно препятствует их агрегации в жгуты, как в суспензии, так и в пленке, о чем свидетельствует люминесценция индивидуальных полупроводниковых нанотрубок в ближнем ИК-диапазоне.
    • V.A. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, U. Dettlaff-Weglikowska, V.S. Leontiev, P.V. Mateichenko, S. Roth, and A.M. Rao “Spectroscopic and SEM studies of SWNTs:Polymer Solutions and Films” Carbon 44, 1292-97 (2006).
  • Предложен и реализован новый метод получения фотополимеризованных пленок фуллерена, который заключается в облучении УФ светом пленок при их выращивании. Продемонстрировано, что фуллереновые пленки могут быть использованы в качестве мембран для разделения газов.
    • V.A. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, V.A. Pashinskaya, A.V. Peschanskii, A.M. Plokhotnichenko, and V.I. Fomin “Luminescence and Raman scattering of nonpolymerized and photopolymerized fullerene films at 297 and 5 K” Low Temp. Phys. 33, 704 (2007)
    • V.A. Karachevtsev, А.М. Plokhotnichenko , V.A. Pashynska, A.Yu. Glamazda, O.M. Vovk, A.M. Rao “Permeability of C60 films deposited on polycarbonatesyloxane to N2, O2, CH4, He gases” Applied Surface Science 253, 3062-65 (2007)
    • S.G. Stepanian, V.A. Karachevtsev, А.М. Plokhotnichenko, L.K. Adamowicz and A.M. Rao “Infrared spectra of photopolymerized C60 films: Experimental and DFT study” J. Phys. Chem. B 110, 15769-15775 (2006)
    • V.A. Karachevtsev, P.V. Mateichenko, N.Yu. Nedbailo, A.V. Peschanskii, А.М. Plokhotnichenko, O.M. Vovk, E.N. Zubarev and A.M. Rao “Effective photopolymerization of C60 films under simultaneously deposition and UV light irradiation: spectroscopy and morphology study” Carbon 42, 2091-2098 (2004)

Оборудование

  1. Установка для Рамановской спектроскопии, включающая Рамановский спектрометр ДФС-52 (ЛОМО) (350-1100 нм) с возбуждением аргоновым ионным лазером, He-Ne лазером и DPSS зеленым лазером (532 нм).
  2. Оптический микроскоп (Carl Zeiss Jena) высокого разрешения.
  3. УФ-спектрометр HITACHI-356 (разрешающая способность 0.1 нм, спектральный диапазон 200-1100 нм).
  4. Спектрометр (1100-1500 нм) с детектором сигнала на основе InGaAs фотодиода и пленки PbS (1100-2400 нм) с охлаждением жидким азотом до 77 K.
  5. ИК-спектрометр (SPECORD IR 75, 4000-400 cм-1, разрешающая способность 1-3 cм-1).
  6. Высоковакуумный универсальный пост (вакуум 10-6 Па) для напыления пленок с контролем толщины.
  7. Химическая лаборатория для очистки нанотрубок и приготовления их водных суспензий.
  8. Ультрацентрифуга (120 000 g, Superspeed -65, MSE, GB).
  9. Гель-электрофорез.