Сквозные нанопористые структуры из оксида алюминия для информационных технологий мембранной биологии

Фронтальная поверхность и поверхность со стороны стравленного барьерного слоя сформированной матричной платформы в области сквозной пористости представлены на АСМ-изображении рисунка 2а.

а) б)

Рисунок 2 - Общий вид матричных платформ (а) и АСМ-изображение поперечного сечения пористой структуры Аl2O3 в области сквозной пористости (б)

На рисунке 2б показано трехмерное АСМ-изображение фронтальной поверхности сквозной области матричной платформы, полученное при более высоком разрешении. Были изучены электрофизические параметры созданных матричных структур на предмет получения необходимых метрологических характеристик, пригодных для использования в методах изучения функций биологических мембран и при создании различного типа биосенсоров. Результаты полученных исследований показывают, что при разомкнутых и замкнутых электродах измерительной системы исходные значения емкости и проводимости составляют С=4,9 пФ, G=4,1 μS и С=6,4пФ, G=33,9 μS соответственно. При контакте в области сквозной пористости матричной платформы данные параметры имеют значения С=6,46 пФ, G=33,2 μS, а в области не сквозной пористости данные параметры находятся в пределах С=5,09 пФ, G=3,9 μS.

Из полученных результатов следует, что созданные матричные платформы на основе ПАОА могут быть использованы при измерении электрофизических свойств модельных мембран и нанокомпозитных структур на основе тонких ЛБ-пленок, поскольку, как видно из приведенных результатов, проводимость в области сквозной пористости соответствует параметрам проводимости замкнутых контактов, а в других областях матричной платформы- параметрам разомкнутых контактов измерительной системы.

а) б)

Рисунок 3 - АСМ-изображение фронтальной поверхности (1а), барьерного слоя (2а) и трехмерное АСМ-изображение фронтальной поверхности (б) сквозной области матричной платформы

Как показали многочисленные исследования последних лет, физико-химические свойства наноразмерных структур отличаются как от свойств отдельных атомов и молекул, так и от свойств массивных тел состоящих из огромного числа атомов или молекул. Установление закономерностей объединения атомов и молекул в нано-размерные кластеры, комплексы и агрегаты и умение контролировать условия такого объединения позволят сформировать большое количество новых наноструктур с наперед заданными свойствами.

Поиск методов получения новых материалов с наперед заданными свойствами требует знания процессов, происходящих внутри отдельных нано-размерных кластеров при изменении внешних, как физических так химических, условий. Проследить малейшие изменения в структуре таких ансамблей возможно оптическими методами, что делает актуальным изучение их оптических и спектроскопических свойств. Методами колебательной спектроскопии изучены процессы образования нанокластеров перхлоратных соединений шестивалентного урана с рядом органических лигандов (диметиформамид ДМФА, диметилсульфоксид ДМСО) при механохимическом активировании процессов лигандного обмена. Выбор указанных реагентов обусловлен с одной стороны тем фактом, что ион перхлората, как ацидолиганд, является одним из самых слабых лигандов и в процессе лигандного замещения можно будет создавать первую координационную сферу катиона состоящую только из нейтральных лигандов. С другой стороны, донорная способность DN (по Гутману) растворителей ДМФА (DN =26,6) и ДМСО (DN=29,8) значительно больше, чем у воды (DN=18), и они эффективно могут замещать молекулы воды.