Спектроскопия УПКР: библиография 1974-2006

Группа	Научная литература
Область науки	Технические науки
Название на русском языке	Спектроскопия УПКР: библиография 1974-2006
Авторы на русском языке	Барыкинский Г.М.
Издательство на русском языке	Premier Publishing, Austria, Vienna, 2018. - 460 с.

Резюме

Мир нанотехнологий, сам факт его рождения и бурного развития, обязан целому ряду научных открытий, совершенных учеными в течение последних нескольких десятилетий в области физики, химии, молекулярной биологии и медицины.

Нанотехнологии: кто и когда все это придумал? Сначала, как всегда, были выдумщики. Мысль о применении микроскопических устройств в медицине впервые была высказана в 1959 г. физиком Р. Фейнманом, в 1967 г. биохимик и писатель-фантаст А. Азимов первым выдвинул идею использования для лечения людей живых микроорганизмов. Вслед за этим Р. Эттингер предложил использовать для ремонта клеток модифицированные микробы. Термин «нанотехнологии» широко распространился в мире после выхода в 1986 г. знаменитой книги физика Э. Дрекслера «Машины творения». Он стал называть свои предложения по конструированию отдельных молекул и соответствующий раздел науки «Молекулярными нанотехнологиями».

Человека всегда притягивало стремление повторить, а еще лучше приспособить к своим нуждам то, что он видит в действиях природы, и в частности: целевым образом перемещать отдельные атомы и молекулы на нано-размерном уровне.

Спустя 20 лет это стало возможным, поскольку эра выдумщиков закончилась созданием в 1981 г. сканирующего туннельного микроскопа,
а в 1986 г. – атомно-силового.

Таким образом вся мировая научная общественность признала 1981 год годом рождения нанотехнологий. Однако, на самом деле это не совсем справедливо, поскольку еще в 1974 г. было сделано открытие невероятного масштаба.

Fleischmann M., и др., изучая спектры комбинационного рассеяния (КР) с лазерным возбуждением молекул пиридина, адсорбированных из водного раствора на нано-структурированной поверхности Ag-электрода обнаружили, что спектры частот «дыхательных» колебаний пиридина в сравнении со спектрами чистого существенно увеличивают свою интенсивность.

В 1979 г. Creighton J.A., и др. обнаружили, что молекулы, адсорбированные на поверхности наночастиц (НЧ) Ag в водном растворе, увеличивают свою интенсивность КР более чем в 106 раз по сравнению с сигналом от этой же молекулы, но в свободном состоянии.

Что всё это означает? А означает это только то, что фактически родилась новая ветвь спектроскопии КР, действующей в нано-размерной области, в основе которой лежит силовое взаимодействие атомов и молекул с поверхностью НЧ, и которая получила название: усиленное поверхностью КР (УПКР).

Изюминкой этих открытий является ещё более интересное явление.

Дело в том, что раствор жидкости и НЧ металлов по своей сути является гетерогенной химической системой. Если введённая в эту систему исследуемая молекула адсорбируется на поверхности НЧ, то это означает, что она фактически находится в пограничном нано-размерном слое двух несмешивающихся сред, при этом электрическое поле пограничного слоя поляризовано нормально к поверхности НЧ. А если адсорбированная молекула может менять свою ориентацию на поверхности НЧ, то становится очевидным тот факт, что усиление КР будет наблюдаться в большей степени от молекулярных связей, направленных вдоль градиента электрического поля, а значит спектры УПКР становятся более информативными в отношении пространственной структуры молекулы. Такая возможность проиллюстрирована автором на примере молекулы Аденозин-5’-монофосфата (AMF) в условиях перезарядки поверхности НЧ Ag ионами Cl-.

Общепризнано, что спектроскопия КР света является наиболее информативным средством среди других инструментальных методов в вопросах регистрации и изучения пространственной структуры химических низкомолекулярных соединений.

Известно, что предел чувствительности УПКР для, например, нуклеотидов или пептидов, находящихся в свободном состоянии в жидкости, составляет min 10-2 М, в то время как типичные концентрации указанных молекул, которые выделяют биохимики, составляют max 10-4 М и ниже. Т. е. между min и max значениями концентраций существует тёмная почти не проходимая область в 102 раз.

Однако принципиальные ограничения по чувствительности снимаются, если рассматриваемые молекулы адсорбированы на поверхности НЧ Ag. В этом случае автором зарегистрированы предельные по чувствительности спектры УПКР света молекулами AMF с концентрацией не менее чем 10-10 М.

Известные способы приготовления НЧ Ag из водного раствора методом химического восстановления или облучения неизбежно связаны с применением химических восстановителей, оказывающих химическое воздействие на НЧ и исследуемые молекулы, при этом искажается спектр КР и усложняется его интерпретация.

Преодолеть указанные выше недостатки удалось, при использовании новейших лазерных технологий. В 1987 г. автором экспериментально обнаружена пороговая область зародышеобразования НЧ Ag. Таким образом:

– новая нанотехнология основанная на спектроскопии УПКР позволила преодолеть тёмную не проходимую область концентраций и достичь порога усиления ответного сигнала молекул при их концентрации 10-10 М. В настоящее время достигнут порог 10-18 М и определилась вполне реальная задача, связанная с регистрацией единичных молекул.

– на фоне огромного числа методов приготовления растворов НЧ Ag, возникла новая технология получения химически чистых растворов «голых» НЧ в моногенной жидкости.

Метод спектроскопии УПКР стал в высшей степени востребованным. О чем свидетельствует лавинообразный рост числа научных публикаций.

По данным метрического ресурса Scopus, общее число публикаций по всему миру, связанных с УПКР, увеличилось примерно с 3000 статей до 25000 в интервале с 2000 года по 2011.

В научном мире библиографических материалов издается огромное количество, однако ценность настоящего библиографического издания заключается в том, что из 2810 ссылок 72% снабжены краткими рефератами, более того все ссылки зарубежных авторов представлены на английском и русском языках.

Основная часть экспериментальных работ автора выполнена в Новосибирском ВНИИ молекулярной биологии. Особую признательность и благодарность автора за всестороннюю поддержку развития обсуждаемого в настоящем издании научного направления снискал директор тех лет Новосибирского ВНИИ молекулярной биологии академик РАН Сандахчиев Лев Степанович.

Настоящая книга послужит вполне доступным введением в ряд важнейших, в первую очередь экспериментальных аспектов спектроскопии УПКР.

Издание "Спектроскопия УПКР: библиография 1974-2006" (Барыкинский Г.М.) отмечено наградой
МЕДАЛЬ «ЗА ВЕРНОСТЬ ТРАДИЦИЯМ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ» С УДОСТОВЕРЕНИЕМ

Оформление наградных документов и заказ каталога