Abstract

We have tested the possibility of using monomolecular layers of bacteriorhodopsin (BR) for the synthesis of highly sensitive and highly selective sensors based on second harmonic generation and surface plasma waves. We have used various methods to study the optical and nonlinear optical properties of Langmuir-Blodgett films of BR in order to clarify the extent to which specific properties of BR molecules are retained during their transfer from the surface of water to a solid substrate. We show that the second harmonic generation method is efficient for analyzing the molecular orientation and quality of Langmuir-Blodgett films. The experimental nonlinear optical susceptibility of second order BR molecules is 3.4 · 10-11m/V. The relative change in the resonant wave vector is (3.6 ± 0.1)·10-2at an excitation light wavelength of 630 nm. We have obtained a BR spectrum with the effective excitation by incident radiation of surface plasma waves. On the basis of these studies, we have proposed new schemes of biosensors operating on the basis of second harmonic generation and surface plasma resonance caused by fundamental frequency reflection from BR monomolecular layers. This scheme was tested for a model device and demonstrated the possibility of obtaining sensitivities of the order of 1011molecules/cm3.

Highlights

  • We have tested the possibility of using monomolecular layers of bacteriorhodopsin (BR) for the synthesis of highly sensitive and highly selective sensors based on second harmonic generation and surface plasma waves

  • We have used various methods to study the optical and nonlinear optical properties of Langmuir−Blodgett films of BR in order to clarify the extent to which specific properties of BR molecules are retained during their transfer from the surface of water to a solid substrate

  • We show that the second harmonic generation method is efficient for analyzing the molecular orientation and quality of Langmuir−Blodgett films

Read more

Summary

НА ОСНОВЕ ЛЕНГМЮРОВСКИХ ПЛЕНОК БАКТЕРИОРОДОПСИНА

Протестированы возможности создания на основе мономолекулярных слоев бактериородопсина (БР) высокочувствительных и высокоселективных биосенсоров, основанных на генерации второй гармоники и возбуждении поверхностных плазмон−поляритонных волн. Для этой цели использованы различные оптические и нелинейно− оптические методы исследования пленок Ленгмюра—Блоджетт с тем, чтобы сохранить все специфические свойства, присущие молекулам БР, при переносе их с водной поверхности на твердую подложку. Что метод генерации второй гармоники может быть эффективно использован для анализа ориентации молекул БР и качества пленок Ленгмюра—Блоджетт. Ключевые слова: 2D−наноматериалы, пленки Ленгмюра—Блоджетт, бактериородопсин, поверхностные плазмон− поляритонные волны, генерация второй гармоники, биосенсоры. Это оказалось возможным благодаря достигнутым в последнее время успехам в развитии техники нанесения ориентированных мономолекулярных слоев (ленгмюровских пленок) на твердую подложку. Ленгмюровские пленки или пленки Ленгмюра—Блоджетт (ЛБ) представляют собой стопки мономолекулярных слоев поверхностно−активных веществ, перенесенных с водной поверхности на твердую подложку. Относящихся к новому направлению в применении функциональных 2D−наноматериалов на основе ЛБ−пленок бактериородопсина, создания биосенсоров и тестирования их свойств оптическими методами

Методика проведения исследований
Полученные результаты и их обсуждение
Библиографический список
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call