ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ КЛАСТЕРОВ ОЛИГОНУКЛЕОТИДОВ ОТ ИХ РАЗМЕРОВ И ТИПОВ ПРОВОДЯЩИХ ПОДЛОЖЕК

 

Кутлубаев И.С., Шарипов Т.И.

Башкирский государственный университет, Уфа

k. ilshat.95@ gmail. com

 

Методы сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) является наиболее широко используемыми при исследовании структур, расположенных на поверхности твердого тела [1-3], благодаря своим уникальным возможностям. Например, метод сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) позволяет наблюдать отдельные атомы на поверхности, исследовать процессы реконструкции поверхности [4], адсорбции атомов, измерять сопротивление образца [5].

Для исследования проводимости кластеров олигонуклеотидов мы изготовили подложки с различной проводимостью. С целью получения таких подложек мы напыляли различные металлы (Al, Cu) на поверхность слюды в вакууме (10^-4 Па). Далее на напыленные подложки помещали раствор из олигонуклеотидов и в течение 2 часов ждали полного высыхания подложки в атмосфере воздуха.

Рис. 1. АСМ-изображения поверхности меди, с нанесенным на нее образцом (слева), и поверхности алюминия, с нанесенным на нее образцом (справа)

 

Приготовленные образцы исследовали с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). При сканировании образцов, с особенностями, характеризующимися резким перепадом высот, часто возникает артефакт «уширение профиля» – т.е. латеральный размер объектов на изображении получается больше реального. Причина заключается в конечных размерах рабочей части используемых зондов (радиуса закругления). Поэтому ширина ДНК получается больше.

В процессе приготовления образца мы не осуществляли прогрев раствора для расправления молекул ДНК из глобулярной формы, поскольку нас интересуют именно скопления молекул - кластеры. На полученном АСМ изображении видно, что степень глобулизации достаточно высока. С помощью метода СТМ измеряли вольтамперные характеристики (ВАХ) кластеров различных размеров. Находили зависимость ВАХ от размера кластера, а также от проводимости материала подложки.

Рис. 2. График ВАХ кластера олигонуклеотидов, шириной 120 нм и высотой 12 нм на поверхности меди ( слева ) и график ВАХ кластера олигонуклеотидов, шириной 100нм и высотой 30нм на алюминевой поверхности ( справа ).

 

Выяснили, что при увеличении размера кластера происходит рост сопротивления, вне зависимости от типа проводящей подложки. А после сравнения данных ВАХ кластеров с приблизительно одинаковыми размерами выяснили, что на медной подложке статическое сопротивление меньше, чем на подложке из алюминия.

Выявили, что отличие получаемых АСМ-изображений от СТМ- изображений в реверсе оттенков цветов. Это связано с тем, что в АСМ измеряется рельеф поверхности; поэтому светлые пятна - это наши кластеры олигонуклеотидов. А поскольку в СТМ измеряется электрический ток, то наши исследуемые кластеры представляются темными пятнами, потому что они имеют меньшую электрическую проводимость по сравнению с проводимостью металлических подложек.

Список литературы

1. Hansma H.G., Browne K. A., Bezanilla M., and Bruice T.C., Bending and staightening of DNA induced by the same ligand: characterization with the atomic force microscope // Biochemistry, -2011, - v. 33, - p. 8436-8441

2. Sharipov T.I., Bakhtizin R.Z. The study of electrical conductivity of DNA molecules by scanning tunneling spectroscopy // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 256 (2017) 012002

3. Sharipov T.I., Bakhtizin R.Z. The estimation of quantitative parameters of oligonucleotides immobilization on mica surface // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 195 (2017) 012009

4. Nosho, B.Z., et al., Effects of surface reconstruction on III-V semiconductor interface formation: The role of III/V composition. Applied Physics Letters, 1999. 74(12): p. 1704-1706.

5. Akbutin G.D., Sharipov T.I. Investigation of the electrical conductivity of oligonucleotides // Scanning Probe Microscopy. Abstract Book of International Conference (Ekaterinburg, August 28-30, 2017) Ekaterinburg, Ural Federal University, 2017, p. 214

УДК 66.045.12

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: