Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Формирование организованных модельных надмолекулярных наносистем и управление их структурой и физико-химическими свойствами

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Обыденов, Александр Юрьевич

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Получение и свойства монослоев амфифильных веществ на поверхности жидкости.

1.2. Нанесение пленок Ленгмюра-Блоджетт на твердотельные подложки. 25 1.3 Свойства многокомпонентных ленгмюровских пленок.

1.4. Методы исследования структуры и свойств ленгмюровских пленок.

1.5. Одноэлектронные процессы в биофизике и наноэлектронике.

1.6 Наноразмерные кластерные молекулы, наночастицы и наноструктуры. 55 1.7. Процессы биоминерализации.

Глава 2. Материалы и методы.

2.1. Ленгмюровская ванна и нанесение ленгмюровских пленок.

2.2. Получение монослоев и пленок Ленгмюра-Блоджетт, содержащих кластерные молекулы.ч.

2.3. Получение монослоев и пленок Лёнгмюра-Блоджетт, содержащих наночастицы.

2.4. Сканирующая туннельная микроскопия.

2.5. Атомно-силовая микроскопия.

2.6. Трансмиссионная электронная микроскопия.

2.7. Рентгенодифракционные исследования.

2.8. Методы нелинейной оптики.

2.9. ЭПР- и ФМР-спектроскопия.

2.10. Инфракрасная Фурье спектроскопия.

Глава 3. Формирование и исследование модельных систем одноэлектронного переноса на основе ленгмюровских пленок, содержащих кластерные молекулы

3.1. Получение и исследование физико-химических свойств смешанных ленгмюровских пленок, содержащих карборановые кластеры.

3.2. Получение и исследование физико-химических свойств смешанных ленгмюровских пленок, содержащих железо-серные кластеры.

3.3. Получение и исследование физико-химических свойств ленгмюровских пленок, содержащих платиновые кластеры.

3.4. Обсуждение.

3.5. Выводы главы.

Глава 4. Формирование и исследование надмолекулярных систем, содержащих магнитные наночастицы и наноструктуры, синтезированные в ленгмюровском монослое.

4.1. Исследование изменений полиморфизма ленгмюровских монослоев, происходящих в результате синтеза в монослоях наночастиц и наноструктур

4.2. Исследование топографии ленгмюровских монослоев, содержащих синтезированные наночастицы, с помощью сканирующей туннельной микроскопии.

4.3. Исследование вольт-амперных характеристик ленгмюровских монослоев, содержащих синтезированные наночастицы, с использованием метода сканирующей туннельной микроскопии.

4.4. Исследование морфологии ленгмюровских пленок, содержащих синтезированные наночастицы, с помощью атомно-силовой микроскопии

4.5. Исследование морфологии синтезированных наночастиц с помощью трансмиссионной электронной микроскопии.

4.6. Рентгенодифракционные исследования мультислойных ЛБ-пленок, содержащих синтезированные наночастицы.

4.7. Исследование мультислойных пленок, содержащих синтезированные наночастицы, с помощью инфракрасной Фурье спектроскопии.

4.8. Исследование магнитных свойств мультислойных пленок, содержащих синтезированные наночастицы, с помощью метода электронного парамагнитного резонанса.

4.9. Выводы главы.

Глава 5. Исследование влияния внешних полей на процессы роста металлсодержащих магнитных наночастиц, синтезируемых в ленгмюровском монослое, и морфологию формируемых надмолекулярных наносистем.

5.1. Экспериментальные исследования влияния внешних приложенных полей на морфологию синтезируемых наночастиц и формируемых наносистем.

5.2. Теоретическое моделирование процессов роста анизотропных наночастиц во внешних приложенных полях.

5.3. Выводы главы.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Формирование организованных модельных надмолекулярных наносистем и управление их структурой и физико-химическими свойствами"

Актуальность темы

Одной из наиболее важных и актуальных проблем современной биофизики является исследование процессов структурообразования в биологических системах и физико-химических механизмов формирования и функционирования высокоорганизованных молекулярных и надмолекулярных структур, представленных в огромном разнообразии в живых организмах. Различные биологические системы на разных уровнях организации проявляют удивительные способности к высокоэффективной самосборке, самоорганизации, воспроизведению структуры. Эти свойства биологических систем представляют большой интерес для новых междисциплинарных направлений науки на стыке физики, химии и биологии, связанных с разработкой фундаментальных и технологических основ получения новых перспективных наноматериалов и функциональных молекулярных наноструктур, которые характеризуются рекордными или предельными (с точки зрения современной физики) размерными и/или функциональными характеристиками и имеют перспективы широкого практического применения в различных областях от наноэлектроники и нанотехнологии и до молекулярной биоэлектроники, биоинженерии и медицины. Моделирование биологической структурной организации и биологических процессов в искусственных биомиметических системах создает возможности проведения новых фундаментальных исследований, позволяющих подойти к более глубокому пониманию законов природы.

Отдельной областью биофизических исследований является изучение биологических мембран — многокомпонентных гетерогенных планарных надмолекулярных структур, обеспечивающих структурную обособленность и целостность клеток и органелл, участвующих в процессах передачи нервных импульсов и переноса электрического заряда, опосредующих процессы взаимодействия с внешней средой и т. д. Исследование природы и механизмов взаимодействий на границе раздела фаз, установление физико-химических свойств и ультраструктуры поверхности мембран существенны не только для решения фундаментальных проблем биофизики клетки, но и для решения прикладных вопросов биотехнологии и биомедицины.

В связи с этим изучение фундаментальных механизмов структурообразования на границе раздела фаз и в системах с пониженной размерностью, а также физико-химических свойств биологических и модельных надмолекулярных структур является одной из важнейших задач современного естествознания.

Особое место в исследованиях в данной области занимают пленки Ленгмюра-Блоджетт — нерастворимые монослои амфифильных молекул (т.е. молекул, имеющих гидрофильную и гидрофобную части) на поверхности водной субфазы, а также моно- и мультислойные пленки амфифильных молекул на твердотельной подложке, получаемые путем последовательного переноса с поверхности водной фазы на подложку одного мономолекулярного слоя молекул за другим. В качестве амфифильных веществ могут использоваться самые разнообразные вещества: жирные кислоты, их соли, липиды, красители, краун-эфиры, белки, нуклеиновые кислоты и др. [10, 11, 27, 48, 54, 68]. Именно ленгмюровские пленки, имеющие значительное морфологическое сходство с биологическими мембранами, сочетают в себе уникальный набор свойств — высокую упорядоченность молекулярной матрицы, возможность изменения межмолекулярных расстояний в пленке, стабильность и воспроизводимость ее структуры. Применение метода Ленгмюра-Блоджетт для формирования упорядоченных молекулярных структур позволяет изменять их состав и структуру путем встраивания в ленгмюровский монослой различных молекул и молекулярных комплексов, в том числе биологически активных. Это создает широкие возможности использования ленгмюровских пленок в качестве модельных систем для фундаментальных исследований особенностей организации, физико-химических свойств, механизмов функционирования биологических мембран и сложных мембранных структур.

В настоящее время исследованию высокоупорядоченных молекулярных наноструктур на основе пленок уделяется значительное внимание [226]. Пленки Ленгмюра-Блоджетт используются для создания функциональных молекулярных ансамблей, состоящих из активных центров биологического и искусственного происхождения (ферментов, ионных каналов, белковых комплексов электронно-транспортной цепи, светочувствительных молекул, различных молекулярных кластеров и наночастиц), встроенных в амфифильный матрикс полимерных, липидных или жирно-кислотных моно- и полислоев [169, 210]. В таком матриксе активные центры могут располагаться на контролируемом расстоянии друг от друга. Подобные молекулярные системы представляют большой интерес для биофизики, так как являются походящими объектами для моделирования и изучения различных процессов в биологических мембранах - процессов переноса электрического заряда (электронного и ионного транспорта), передачи энергии возбуждения на молекулярном уровне, различных фотохимических реакций, коллективных межмолекулярных взаимодействий, а также физических механизмов регуляции этих процессов. В частности, на базе таких функциональных ансамблей возможно получение надмолекулярных систем, подобных по строению и принципу действия цепям электронного транспорта, локализованным в мембранах митохондрий, хлоропластов и бактерий. Исследованию электронного переноса в биологических системах посвящено большое количество работ, рассмотренных и проанализированных в книгах Чернавского [53], Блюменфельда [14, 83], Кукушкина и Тихонова [33], Петрова [42]. Известно, что перенос электрического заряда в ходе окислительно-восстановительных процессов, реализуемых в цепях электронного транспорта, локализованных в мембранах митохондрий, хлоропластов зеленых растений, в хроматофорах фотосинтезирующих бактерий, имеет дискретный характер [33, 260] и в ряде случаев осуществляется по туннельному механизму [42, 53, 75, 178, 280, 281]. Цепи электронного транспорта образованны белками, содержащими в активных центрах высокосимметричные комплексы координированных ионов переходных металлов (Си, Fe, Мп) и/или систему кратных сопряженных связей [7], и их комплексами, участвующими в направленном одноэлектронном переносе в биомембранах.

Кроме фундаментальных проблем, исследования в области пленок Ленгмюра-Блоджетт позволяют решать и важные практические задачи, связанные с созданием новых перспективных материалов и устройств. Вследствие высокой упорядоченности, стабильности и воспроизводимости структуры пленок Ленгмюра-Блоджетт и широких возможностей для молекулярного дизайна их состава и строения молекулярные системы, создаваемые на основе таких пленок, представляют большой интерес для биоэлектроники, нанотехнологии и молекулярной электроники [44, 96, 186, 206,215, 256].

Современное развитие техники, появление сканирующей зондовой микроскопии открыли новые возможности для исследования молекулярных структур и процессов в них с пространственным разрешением на субнанометровом уровне, в частности, возможность детальных исследований механизмов переноса электрического заряда на уровне единичных актов туннелирования электронов, пространственной и временной корреляции таких туннельных событий. Подобные исследования имеют большое фундаментальное значение как с точки зрения выяснения природы явления, так и с точки зрения создания уникальных электронных устройств.

В последнее время во всем мире проводятся активные исследования одноэлектронных эффектов в наноразмерных структурах. Накоплен богатый экспериментальный материал. Многочисленные эксперименты по создания модельных одноэлектронных систем, функционирующих при низких температурах [217, 229], однако, не позволяют подойти вплотную ни к изучению особенностей процессов, протекающих в биологических системах в обычных естественных условиях, ни к решению задачи создания одноэлектронных устройств, работающих при достаточно высоких температурах. Несмотря на ряд попыток повышения рабочей температуры одноэлектронных устройств [50, 66, 151, 205, 219, 253, 272], в этом направлении развития одноэлектроники остается целый ряд вопросов и проблем, основные из которых связаны с трудностью изготовления образцов и, следовательно, невоспрозводимостью получаемых результатов, а также с неоднозначностью в их интерпретации вследствие неопределенности или сложности изучаемого объекта.

Для создания модельных систем высокотемпературного одноэлектронного переноса нами предложен подход, основанный на модели "белок-переносчик электронов в липидной мембране", в рамках которого могут использоваться многокомпонентные пленки Ленгмюра-Блоджетт, состоящие из инертных молекул, формирующих матрицу и упорядоченную структуру пленки, и различных активных центров, участвующих в переносе электронов.

Использование пленок Ленгмюра-Блоджетт для формирования модельных систем одноэлектронного туннельного переноса ставит задачу подбора наночастиц-переносчиков электронов, эффективно встраивающихся в ленгмюровский монослой и обеспечивающих возможности формирования упорядоченных стабильных молекулярных планарных и трехмерных структур с определенными туннельными переходами. В качестве таких переносчиков представляется перспективным использование химически синтезированных кластерных молекул {кластеров) с характерным размером около 10-20 А, состоящих из ядра, образованного атомами металла и окруженного лигандной оболочкой [22, 43]. Такие кластеры имеют постоянный химический состав, структуру и размеры и поэтому удобны для создания туннельных систем с воспроизводимыми свойствами. При этом представляется адекватным использование ленгмюровских пленок в качестве диэлектрической матрицы для надежной фиксации кластерных молекул. Для определения потенциальных возможностей предложенного подхода требуется проведение комплексных исследований физико-химических свойств пленок, содержащих "молекулы-переносчики электронов".

Развитие предложенного подхода предполагает реализацию при комнатных температурах процессов электронного переноса по цепочке частиц-переносчиков, то есть в многопереходной туннельной системе. Создание таких туннельных наносистем представляет интерес не только с точки зрения молекулярной электроники, но и является развитием аналогии между модельными системами и электронно-транспортными цепями, локализованными в биологических мембранах, где перенос электрона осуществляется по системе редокс-центров.

До сих пор процессы одноэлектронного переноса в многопереходной туннельной системе удавалось реализовать только при низких температурах в самоорганизующихся цепочках частиц, ориентированных произвольным образом [229]. Такие результаты, однако, трудно воспроизвести. Поэтому необходимо научиться управлять структурой создаваемых на базе многокомпонентных пленок Ленгмюра-Блоджетт планарных наносистем, в частности научиться формировать линейные цепочки частиц-переносчиков, организованные определенным образом и ориентированные в заданном направлении. Такое управление возможно осуществлять, в том числе путем воздействия с помощью внешних магнитных и/или электрических полей на наноструктуры, содержащие металлические и металлосодержащие кластеры и наночастицы, обладающие магнитным или электрическим дипольным моментом. Проявление межчастичных диполь-дипольных взаимодействий в коллоидных системах, помещенных во внешние магнитные поля, хорошо известно и используется в электрореологических [126] и магнитных [171] жидкостях. В частности, в присутствие достаточно сильного магнитного (электрического) поля частицы, обладающие магнитным (электрическим) дипольным моментом, образуют цепочечные структуры [127, 152, 159, 254].

Метод Ленгмюра-Блоджетт позволяет создавать многокомпонентные высокоорганизованные планарные структуры, содержащие наночастицы, с толщиной, соответствующей размерам одного монослоя, и на основе этих монослойных получать мультислойные структуры, содержащие наночастицы, со строго контролируемой толщиной, определяемой числом перенесенных монослоев [148, 183, 199, 224, 292]. Поэтому этот метод целесообразно использовать для создания стабильных воспроизводимых планарных наносистем с различными системами электронных туннельных переходов и, в частности, многопереходных туннельных систем.

Получение пленок Ленгмюра-Блоджетт, содержащих наночастицы, возможно путем использования заранее синтезированных сверхмалых частиц, встраиваемых в пленку [107, 182, 199], либо с помощью синтеза таких частиц на поверхности поверхностно-активных монослоев [106, 155], а также внутри мультислойных пленок Ленгмюра-Блоджетт различных поверхностно-активных веществ [103, 224, 245, 295]. Известно, что путем проведения химической реакции в структурированном и геометрически ограниченном пространстве можно получить достаточно однородные по размерам наночастицы [65, 221].

При создании планарных упорядоченных ансамблей, образованных наночастицами, для целей одноэлектроники, нанотехнологии и наноинженерии принципиальное значение приобретает исследование возможностей управления не только взаимным расположением частиц, но и их химическим составом, размерами, формой и ориентацией. Хорошо известно влияние размера металлических наночастиц на их каталитические свойства [277]. Форма частиц также может оказаться существенной с точки зрения их каталитической функции. Анизотропные наночастицы проявляют гораздо более интересные физические и химические свойства по сравнению с изотропными сферическими частицами благодаря выраженным поверхностным эффектам, анизотропии электрических взаимодействий, магнитной анизотропии, анизотропии квантово-размерных эффектов.

Свойства синтезируемых частиц, в том числе их форма, размер, внутренняя структура зависят от условий синтеза [61, 211, ,293]. В частности, анизотропия среды протекания реакции может вызывать анизотропию формы синтезированных неорганических наночастиц. Известна значимость роли структурированного органического вещества в качестве матрицы для неорганических биообразований и для биомиметических композитных материалов [62, 175].

В связи с этим представляется чрезвычайно актуальным и важным изучение одного из наиболее интересных процессов структурообразования в живых организмах — процесса биоминерализации, в ходе которого организм создает сложную иерархическую структуру композитов с необычайными физическими и химическими свойствами [45]. Отличительной чертой процесса биоминерализации является рост неорганических структур под контролем и в контакте с органической матрицей с нанометровым разрешением структуры. Примером прецизионности процессов биоминерализации являются магнито-чувствительные бактерии типа Coccus или Spirillum, каждый организм которых содержит однодоменные частицы магнентита, выстроенные в линейную цепочку параллельно продольной оси клетки. Показательно, что частицы с высокой точностью однородны по размерам и по морфологии [45, 105, 174].

Выяснение механизмов биоминерализации и роли органической поверхности мембранных структур и макромолекул в инициировании ориентированной кристаллизации неорганических структур в биологических системах представляет большой фундаментальный интерес для биофизики [175]. В живых организмах биоминерализация определяет образование зубной эмали, костной ткани, почечных камней, магнетита в вестибулярном аппарате у птиц, кальцита раковин моллюсков. Продукты биоминерализации служат несущими, конструкционными и ферментативными системами для организмов [45]. Разработки в этой области вызывают интерес в связи с востребованностью их в современных технологических процессах [162, 200] и перспективными приложениями в медицине, нанотехнологии, в разработках новых наноструктурированных материалов с уникальными свойствами [189].

Использование ЛБ-пленок для моделирования процессов биоминерализации в лабораторных условиях создает широкие возможности для проведения исследований процессов образования наноразмерных объектов на границе раздела фаз и в контакте со структурированной органической матрицей и, в частности, позволяет разрабатывать новые методы синтеза металлсодержащих наночастиц в ленгмюровском монослое для получения планарных упорядоченных структур.

Цель работы

Целью данной диссертационной работы являлась разработка новых фундаментальных подходов к управлению процессами структурообразования на границе раздела фаз в модельных молекулярных монослоях и изучение связи этих процессов со структурно-функциональными характеристиками получаемых надмолекулярных модельных наносистем. Выполнение работы было связано с решением следующих основных задач: разработка методов формирования и получение стабильных упорядоченных молекулярных модельных наносистем высокотемпературного одноэлектронного переноса на основе многокомпонентных ленгмюровских монослоев и пленок, содержащих химически синтезированные кластерные молекулы; разработка нового метода двумерного синтеза металлсодержащих, в том числе магнитных наночастиц и наноструктур в ленгмюровском монослое на границе раздела фаз вода/воздух и исследование влияния условий синтеза на структуру и физико-химические свойства формируемых систем; исследование влияния внешних приложенных магнитных и электрических полей на процессы двумерного роста коллоидных металлсодержащих наночастиц и исследование возможностей управления с их помощью формой, размерами, ориентацией и взаимным расположением синтезируемых дипольных наночастиц.

Научная новизна работы

В диссертационной работе получен ряд новых результатов, имеющих важное значение для биофизики и устанавливающих связь между строением, ультраструктурой, физико-химическими свойствами, особенностями процессов и взаимодействий в молекулярных структурах на границе раздела фаз и функциональными характеристиками модельных планарных молекулярных структур. Развитые в работе подходы имеют важное значение для выяснения физико-химических механизмов протекания и регуляции процессов в сложных мембранных и супрамолекулярных системах.

Разработан метод получения модельных упорядоченных молекулярных наноструктур с определенными системами туннельных переходов на основе многокомпонентных пленок Ленгмюра-Блоджетт, содержащих различные химически синтезированные кластерные молекулы, в которых возможна реализация управляемых процессов одноэлектронного переноса при комнатных температурах. В результате комплексного исследования ленгмюровских пленок, содержащих различные химически синтезированные кластерные молекулы, установлено, что асимметричные кластерные молекулы с органической лигандной оболочкой, обладающие поверхностно-активными свойствами, наиболее эффективно встраиваются в монослой стеариновой кислоты с образованием упорядоченных структур, надежно фиксируются в матрице монослоя стеариновой кислоты для устойчивой, воспроизводимой реализации одноэлектронного режима туннелирования при комнатной температуре в двухпереходной туннельной системе "игла СТМ—кластерная молекула—проводящая подложка". Кроме того, эти кластерные молекулы способны образовывать устойчивые гомогенные монослои и упорядоченные многослойные пленки Ленгмюра-Блоджетт, что в рамках развиваемых подходов соответствует молекулярным одноэлектронным туннельным системам с максимальной пространственной плотностью расположения функциональных элементов. Показано, что процессы управляемого дискретного переноса электрического заряда при комнатных температурах являются не исключительными характеристиками уникальной кластерной молекулы, а универсальным свойством объектов и систем данной природы.

Предложен и разработан метод управляемого синтеза наночастиц (в том числе магнитных) в ленгмюровском монослое на границе раздела фаз газ/жидкость. Продемонстрирована возможность эффективного управления морфологией формируемых наносистем, в том числе размерами, формой и ориентацией синтезируемых наночастиц с помощью целенаправленного изменения условий синтеза и, в частности, с помощью внешних полей. Предложена теоретическая модель, описывающая процессы роста анизотропных наночастиц в двумерной симметрии в приложенных внешних полях. Полученные экспериментальные данные и теоретические расчеты указывают на то, что несферические диполь-дипольные межчастичные взаимодействия и кинетические факторы могут играть существенную роль в процессах роста дипольных коллоидных частиц.

Развиваемый в работе метод двумерного синтеза органических структур в контакте с органической матрицей на границе раздела фаз открывают новые возможности для моделирования и изучения процессов биоминерализации в искусственно созданных системах, а также возможности разработки новых, основанных на принципах биоминерализации, эффективных подходов к управляемому синтезу наночастиц и наноструктур. В рамках такого синтеза внешние поля могут использоваться в качестве бесконтактного инструмента для управления формой, размерами и ориентацией синтезируемых наночастиц.

Практическое значение работы

Полученные в работе результаты вносят существенный вклад в развитие новых походов к созданию высокоорганизованных функциональных надмолекулярных ансамблей и нанокомпозитных материалов, содержащих активные центры и наноразмерные объекты биологического и искусственного происхождения, встроенные в моно- и многослойный матрикс амфифильных молекул, и управлению их физико-химическими свойствами. Развитые в работе методы получения надмолекулярных систем открывают перспективы проведения новых фундаментальных и прикладных биофизических исследований: моделирования и выявления особенностей различных процессов в биологических мембранах и мембранных структурах, в частности, процессов переноса электрического заряда и передачи энергии возбуждения,

18 коллективных межмолекулярных взаимодействий, процессов биоминерализации, а также изучения физических механизмов регуляции этих процессов. Полученные результаты создают предпосылки для развития научной базы разработки технологических основ процессов формирования молекулярных наносистем одноэлектронного переноса и управления их физико-химическими свойствами. Кроме того, результаты работы могут иметь прикладное значение для нанотехнологии, молекулярной электроники, с точки зрения создания функциональных элементов электронных приборов с пространственным разрешением на молекулярном уровне, в частности, двумерных и трехмерных систем высокотемпературного управляемого дискретного электронного переноса. Развитый в работе метод двумерного синтеза открывает возможности получения новых объемных материалов и ультратонких пленок с сильно выраженной анизотропией оптических, электрических, магнитных, механических свойств и разработки на их основе новых носителей информации, каталитических систем, оптических приборов и электронных устройств с улучшенными свойствами, что может найти практическое применение в нанофазной инженерии, нанотехнологии, биоинженерии и медицине.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Обыденов, Александр Юрьевич

Выводы

1) Исследованы процессы формирования, структура и физико-химические свойства ленгмюровских монослоев, моно- и мультислойных ЛБ-пленок, содержащих различные кластерные молекулы. Установлено, что для создания воспроизводимых стабильных систем высокотемпературного управляемого одноэлектронного переноса, организованных по принципу "белок-переносчик электронов цепи электронного транспорта в липидной мембране", эффективным является использование асимметричных кластерных молекул, имеющих органическую лигандную оболочку и обладающих поверхностно-активными свойствами.

2) Показано, что карбонилфосфиновые фенильные платиновые кластерные молекулы обладают поверхностно-активными свойствами и могут образовывать гомогенные монослои на поверхности водной фазы, которые остаются стабильными при поверхностных давлениях в монослое до 40 мН/м и эффективно переносятся на твердотельные подложки методом Ленгмюра-Блоджетт с образованием высокоорганизованных мультислойных надмолекулярных систем с характерными параметрами структуры di=7.37 А и d2-4.21 А. Построена модель упаковки кластерных молекул в гомогенной мультислойной пленке Ленгмюра-Блоджетт.

3) Установлено, что различные кластерные молекулы, в том числе молекулы карбонилфосфинового фенильного платинового кластера эффективно встраиваются в монослойную матрицу стеариновой кислоты с образованием стабильных упорядоченных надмолекулярных наноструктур (регулярных квазидвумерных массивов, квазилинейных цепочек). Обнаружено, что идеальное смешивание молекул кластера и стеариновой кислоты в монослое имеет место при молярных долях кластера в монослое менее 0,05.

4) В полученных монослойных ЛБ-пленках, содержащих молекулы карбонилфосфинового платинового кластера, реализованы процессы одноэлектронного туннелирования через одиночные кластерные молекулы и реализован одноэлектронный туннельный транзистор, функционирующий при температуре Т=300 К. Величина кулоновской блокады на вольт-амперных характеристиках двухпереходной туннельной системы "игла СТМ—молекула платинового кластера в ленгмюровском монослое— графитовая подложка" составляет Uc~0,5 В, период колебаний туннельного тока на сигнальных характеристиках этой системы равен 2,0±0,1 В.

5) Предложен и разработан новый оригинальный метод управляемого двумерного синтеза металлосодержащих наночастиц в смешанном ленгмюровском монослое на границе раздела фаз вода/воздух. Показано, что в такой системе возможно получение ориентированных в заданном направлении квазилинейных цепочек из магнитных наночастиц, аналогичных цепочкам наноразмерных железосодержащих магнитных частиц, присутствующих в клетках ряда магнито-чувствительных бактерий. Исследован процесс электронного туннелирования через одиночные частицы при комнатных температурах. Величина блокадного участка на вольт-амперных характеристиках системы "игла СТМ—наночастица в ленгмюровском монослое—графитовая подложка" составляет Uc~0,3 В.

6) Проведены комплексные исследования структуры и физико-химических свойств наносистем, получаемых методом двумерного синтеза, и их зависимости от условий синтеза. Установлена возможность изменения размеров, формы и структуры синтезируемых магнитных наночастиц путем варьирования количества энергии ультрафиолетового излучения, сообщаемого монослою, состава монослоя, степени его поджатия в ходе процессов роста наночастиц. При различных условиях синтеза были получены изотропные в плоскости монослоя наночастицы с характерным диаметром от 5 до 200 нм и отношением диаметра к толщине, достигающим 200.

7) Обнаружен эффект влияния внешних полей на морфологию наночастиц, получаемых методом двумерного синтеза. Установлено, что форма синтезируемых наночастиц зависит от ориентации внешнего поля относительно плоскости монослоя. Продемонстрирована возможность получения во внешних магнитных и/или электрических полях анизотропных вытянутых металлсодержащих магнитных наночастиц с отношением продольного и поперечного размеров, достигающим 10, а также протяженных квазилинейных наноструктур, ориентированных в направлении силовых линий приложенного поля.

8) Разработана теоретическая модель, описывающая процессы роста анизотропных наночастиц в двумерной геометрии во внешних приложенных полях с учетом дальнодействующих диполь-дипольных взаимодействий. Результаты теоретических расчетов качественно согласуются с полученными экспериментальными данными и указывают на то, что анизотропные диполь-дипольные взаимодействия и кинетические факторы могут играть существенную роль в процессах роста дипольных коллоидных частиц во внешних полях.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Обыденов, Александр Юрьевич, Москва

1. Аверин Д.В., Коротков А.Н. // ЖЭТФ, 1990, Т. 97, № 5, С. 1661.

2. Аверин Д. В., Лихарев Д. В. // Когерентные колебания в туннельных переходах малых размеров. // ЖЭТФ, 1986, Т.90, №2, С.733.

3. Адамсон А. // Физическая химия поверхности // М., Мир, 1979.

4. Акципетров О. А., Баранова И. М. Ильинский Ю. А. // ЖЭТФ. 1986. Т. 64. С. 167-172.

5. Альберте Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Роберте К., Уотсон Дж. // Молекулярная биология клетки. // Москва, Мир, 1994, Т. 1.

6. Арсланов В.В., Зотова Т. В., Гагина И.А.// Монослои и пленки Ленгмюра-Блоджетт стеарата иттрия. // Коллоидный журнал, 1997, Т.59, №5, С. 603607.

7. Ахапкин Ю.К., Сухомудренко А.Г. // Возможное направление развития биокомпьютерных систем. // В сб. "Биотехника — новое направление компьютеризации", М., Наука, 1990, С.55-62.

8. Ахметов Н.С. // Неорганическая химия. // Москва, Высшая школа, 1975.

9. Барнес Р. // ЯМР, ЭПР и эффект Мессбауэра в металлах, сплавах, и соединениях.// В сб. статей «Физические свойства соединений на основе редкоземельных элементов.», М., Мир, 1982, С.7.

10. Ю.Беловолова Л.В., Ерохин В.В., Савранский В.В. // Включение белка в ленгмюровские пленки из микроэмульсий типа "вода в масле". // Биологические Мембраны, 1992, Т. 79, С. 765-770.

11. П.Берзина Т.С., Валтер Р.Э., Карливан Г.А., Нейланд О.Я., Сотни-ков П.С., Троицкий В.И. // О получении проводящих пленок Ленгмюра-Блоджетт некоторых ион-радикальных солей. // Поверхность. Физика, Химия, Механика, 1990, Т. 11, С. 143-150.

12. Бибик Е.Е., Лавров И.С. // Коллоид, ж., 1965, Т. 27, С. 652.

13. З.Блинов Л. М. // Физические свойства и применение ленгмюровских моно- и мультимолекулярных структур. // Успехи Химии, 1983, Т.52, вып. 8, С.1263-1300.

14. Блюменфельд Л. А. // Проблемы биологической физики // М., Наука, 1977.15

15. Блюменфельд Л. А., Кокшаров Ю.А., Тихонов А.Н., Шерле А.И., Промыслова В.В. // Гистерезис низкополевого микроволнового поглощения в поликристаллах ферромагнетиков. // Журнал физической химии, 1996, № 70, С. 884.

16. Вайнштейн Б. К. // Дифракция рентгеновских лучей на цепных молекулах. // М., Изд. АН СССР, 1963.

17. Валиев К.А. // Микроэлектроника: достижения и пути развития. // М., Наука, 1986.

18. Васильев С.И., Леонов В.Б., Панов В.И. // Сканирующий туннельный микроскоп для исследования структурно неоднородных поверхностей. // Письма в ЖТФ, 1987, Т. 13, вып. 15, С. 937-941.

19. Виноградова С.А., Голубок А.О., Коломыткин О.В., Типисев С.Я. // Исследование пленок Ленгмюра-Блоджетт в сканирующем туннельном микроскопе при атмосферном давлении. // Письма в ЖТФ, 1991, Т. 17, вып. 3, С. 85-88.

20. Вольфарт Э. // Магнитно-твердые материалы. // М.—Л., Госэнергоиздат, 1963.

21. Грайн P. // Карбораны. // пер. с англ. М. 1974.

22. Губин С.П. // Химия кластеров // М., Наука, 1987.

23. Гуревич А.Г. // Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. // М., 1973.

24. Джеймс Р. // Оптические прнципы дифракции рентгеновских лучей.

25. Дыкман JI. А., А.А. Ляхов, В.А. Богатырёв, С.Ю. Щеголев. // Коллоидный журнал, 1998, Т. 60, С. 757.

26. Еременко Н. К., Медников Е. Г., Курасов С. С. //Карбонилфосфиновые кластерные соединения палладия и платины. // Успехи химии 1985, Т. LIV, вып. 4, С. 671-693.

27. Квасников И. А. // Термодинамика и статистическая физика. Теория неравновесных систем. // М., МГУ, 1987, С. 93-114, С. 163-171.

28. Керингтон А., Мак-Лечлан Э. //Магнитный резонанс и его применение в химии.//М., Мир, 1970.

29. Коротков А. Н. // Диссертация на соискание ученой степени к.ф.-м.н. "Теория одноэлектронных зарядовых эффектов в туннельных структурах сверхмалых размеров". // Москва, 1991.

30. Кузьмин JT. С., Лихарев К.К. // Непосредственное экспериментальное наблюдение дискретного коррелированного одноэлектронного туннелирования. // ЖЭТФ, 1987, Т. 45, вып. 8, С. 289.

31. Кукушкин А. К., Тихонов А.Н. // Лекции по биофизике фотосинтеза растений. // Москва, Издательство Московского Университета, 1988.

32. Кулик И.О., Шехтер Р.И. // Кинетические явления и эффекты дискретности заряда в гранулированных средах. // ЖЭТФ, 1975, Т. 41, С. 308.

33. Лихарев К. К. // О возможности создания аналоговых и цифровых интегральных схем на основе эффекта дискретного одноэлектронного туннелирования //Микроэлектроника, 1987, Т. 16, вып. 3, С. 195-208.

34. Лихарев К.К., Клаесон Т. // Одноэлектроника. // В мире науки, № 8, 1992.

35. Львов Ю. М. // Рентгеновский малоугловой анализ структуры лиотропных жидких кристаллов и ленгмюровских пленок. // Автореферат докт. дисс., Москва, 1991.

36. Львов Ю.М., Фейгин Л.А. // Ленгмюровские пленки (получение, структура и некоторые применения). // Кристаллография, 1987, Т.32, С. 800-818.

37. Львов Ю.М., Фейгин Л.А. //Рентгеновское малоугловое исследование . структур молекулярных пленок.// Кристаллография, 1986, Т.31, С. 751.

38. Маров И.Н., Костромина Н.А. // ЭПР и ЯМР в химии координационных соединений. // М., Наука, 1979.

39. Петров Э. Г. // Физика переноса зарядов в биосистемах // К., Наукова думка, 1984.

40. Петров Ю. И. // Кластеры и малые частицы // М., Наука, 1986.

41. Плесский В.П. // Устройства на поверхностных акустических волнах, включающие пленки Ленгмюра-Блоджетт (обзор). // Акустический Журнал, 1991, Т. 37, вып. 3, С. 421-430.

42. Помогайло А. Д., Розенберг А. С., Уфлянд И. Е. // Наночастицы металлов в полимерах. // Москва, Химия, 2000.

43. Свергун Д. И., Фейгин Л.А. // Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. // М., Наука, 1986.

44. Солдатов Е. С., Ханин В. В., Трифонов А. С., Губин С. П., Колесов В. В., Преснов Д. Е., Яковенко С. А., Хомутов Г. Б. // Письма в ЖЭТФ, 1996, Т. 64. № 7. С. 556-560.

45. Сривастава В.К. // Ленгмюровские молекулярные пленки и их применение. // В кн. Физика Тонких Пленок, Т. 7. Ред. Хасс Дж., Франкомб М.Х., Гофман Р.У, М, Мир, 1977, С.340-427.

46. Таблицы физических величин. // Справочник, под ред. Кикоина И.К. // М., . 1976.

47. Ферромагнитный резонанс и поведение ферромагнетиков в переменных магнитных полях. // Сб. ст. под ред. С.В. Вонсовского, М., 1952.

48. Фридрихсберг Д. А. // Курс коллоидной химии. // Л., Химия, 1974, С. 50-94.

49. Чернявская Н. М., Ченавский Д. С. // Туннельный транспорт электронов в фотосинтезе // М., МГУ, 1977.

50. Чечель О.В., Николаев Е.Н. // Использование пленок Ленгмюра-Блоджетт в качестве регистрирующих слоев оптических носителей информации. // Успехи Химии, 1990, Т. 59, вып. 11, С. 1888-1903.

51. Чечель О.В., Николаев Е.Н. // Устройства для получения пленок Ленгмюра-Блоджетт (обзор). // ПТЭ, 1991, № 4, С. 19-29.

52. Шлиомис М. И. // Магнитные жидкости. // Успехи физических наук, 1974, Т. 112, вып. 3,С. 427-458.

53. Эйнштейн А., Смолуховский М. // Брауновское движение. // ОНТИ, 1936, С. 491-528.

54. Энтелис С. Г., Тигер Р. П. // Кинетика реакций в жидкой фазе. // М., Химия, 1973, сс. 19-25.

55. Юрова Т.В., Хомутов Г.Б., Яковенко С.А., Медведев О.С., Твердислова И.Л., Твердислов В.А. // Взаимодействие биологически активных веществ с ленгмюровским монослоем и свойства смешанных монослоев. // Физическая Мысль России, № 1, 1995, С. 38-48.

56. Яковенко С. А. // Монослои и пленки Ленгмюра-Блоджетт стеариновой кислоты, содержащие кластеры // Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Москва, МГУ, Физический факультет, 1995.

57. Ahmadi Т. S., Wang Z.L., Green Т.С., Henglein A., El-Sayed М.А. // Science, 1996, V. 272, P. 1924.

58. Aksay I. A.,Trau M.,Manne S., Honma I., Yao N.,Zhou L.,Fenter P., Eisenberger P.M.,Gruner S.M. // SCIENCE, 1996, V. 273, 16 August.

59. Aktsipetrov О. A., Didenko N. V., Fedyanin A. A., Khomutov G. В., Murzina Т. V. // Materials Engineering C, 1999, V. 8. P. 411.

60. Alivisatos A.P. // Science, 1996, У. 271, P. 933.

61. AlMawlawi D., Coombs N., Moskovits M. // J. Appl. Phys., 1991, 70, P. 4421.

62. Andres R. P., Bein Т., Dorogi M., Feng S., Henderson J. I., Kubiak C. P., Mahoney W., Osifchin R. G., Reifenberger R. // Coulomb staircase at room temperature in a self-assembled molecular nanostructure, // Science, 1996, У. 272, P. 1323-1325.

63. Ao В., Kummerl L., Haarer D. // Adv. Mater., 1995, 7, P. 496-501.

64. Arslanov V.V. // Monolayers and Langmuir-Blodgett films of monomers and polymers. Polyreactions, structural transformations, properties and applications. // Advances in Colloid and Interface Science, 1992, N40, P.307-370.

65. Averin D. V., Likharev K.K. // Coulomb Blockade of the Single-Electron Tunneling and Coherent Oscilattions in Small Tunnel Junctions. // J. Low Temp. Phys., 1986, 62, P. 345.

66. Averin D. V., Likharev. K.K. // Probable coherent oscillations at single electron tunneling, // in SQUID'85, ed. by H.-D. Hahlbohm and H. Lubbig (W. de Gruyter, Berlin), 1985, 197.

67. Averin D.V., Likharev K.K. // Single Electronics : A Correlated Transfer of Single Electrons and Cooper Pairs in System of Small Tunnel Junctions.// Mesoscopic Phenomena in Solids, Ed. by B.L. Altshuler, P.A. Lee, and1. R.A. Webb, 1991, P. 173.

68. Bacri J. C., Cebers A., Bourdon A., Demouchy G., Heegaard B.M., Kashevsky В., Perzynski R. // Phys. Rev. E, 1995, V. 52, P. 3936.

69. Barbier J. P., R. Bender, P. Braunstein et.al. // J. Chem. Research, 1978, V. 258, P. 247.

70. Bellamy L. J. // The Infra-red Spectra of Complex Molecules. // Chapman and hall, London, 1975.

71. Beratan D.N., Onuchic J.N., Winkler J.R., Gray H.B. // Electron-tunneling pathways in proteins. // Science, 1992, V. 258, P. 1740-1741.

72. Binks B.P. // Insoluble monolayers of weakly ionized low molar mass materials and their deposition to form Langmuir-Blodgett multilayers.// Adv. In Colloid. Surf. Science, 1991, V.34, P. 343-442.

73. Binnig G., Rohrer H., Gerber Ch., Weibel E. // Phys. Rev. Lett., 1983, V. 50, P. 120.

74. Binnig G., Rohrer H., et al. // Phys. Rev. Lett., 1982, V. 49, P. 57.

75. Binnig G., Rohrer H. // Surf. Sci., 1983, v. 126, P. 236.

76. Binnig G., Quate C.F., Gerber Ch. // Phys. Rev. Lett., 1986, V. 56, P. 930-933.

77. BirdiK. S. // Lipid and biopolymer monolayer at liquid interfaces. // N.Y., Interscience, 1989.

78. Blokhuis E.M., Bedeaux D. // Van der Waals theory of curved surfaces. // Molecular Physics, 1993, V. 80, N. 4, P. 705-720.

79. Blumenfeld L. A., Tikhonov A. N. // Biophysical thermodynamics of intracellular processes. Molecular machines of the living cell. // Berlin: Springer-Verlag., 1994.

80. Bonosi F., Ricciardi G., Lelj F. // Monolayers and Langmuir-Blodgett films of a new lutetium(III)-bis-octakis-(alkylthio)-tetraazaporphyrin. // Thin Solid Films, 1994, V.243, P.310-315.

81. Bonosi F., Ricciardi G., Lelj F., Martini G. // Mesogenic metal alkylthioporphyrins for the formation of Langmuir-Blodgett films. // Thin Solid Films, 1994, V.243, P.335-338.

82. Bonosi F., Romanelli M., Martini G., Ricciardi G., Lelj F. // Monolayer and multilayer films of differently substituted metal tetraazaannulene complexes. // Thin Solid Films, 1994, V.243, P.305-309.

83. Brage D., Grepioni F. // From Molecule to Molecular Aggregation : Clusters and Crystals of Clusters. // Acc. Chem. Res., 1994, V. 27, P. 51.

84. Braun H.G., Fuchs H., Schrepp W. // Surface structure investigation of Langmuir-Blodgett films. // Thin Solid Films, 1988, V.159, P. 301-314.

85. Brown W.F. // Jr., Ann. N.Y. Acad. Sci., 1969, V. 147, P. 463.

86. Bruchez M., Moronne M., Gin P., Weiss S., Alivisatos A.P. // Science, 1998, V. 281, P. 2013.

87. Bryant G.W. // Phys. Rev. Lett., 1987, V. 59, P. 1140.

88. Buontempo J.T., Novak F.A. // An inexpensive Wilhelmy balance for the study of Langmuir monolayers. // Rev. Sci. Instrum., 1992, V. 63, N. 12, P. 5707-5713.

89. Cain J. L., Nikles D.E. // Preparation of acicular a-Fe nanoparticles in tubular lecithin colloids. // IEEE Trans. Magn., 1996, V. 32, P. 4490.

90. Cain J. L., Nikles D. E. // Preparation of acicular iron nanoparticles by the reduction of ferrous salt in the presence of tubular lecithin assemblies. // J. Appl. Phys., 1996, 79(8), P. 4860.

91. Chandrasekhar S. // Stochastic problems in physics and astronomy. // Reviews of modern physics, 1943, V. 15, N. 1, P. 1-89.

92. Carter F. L., Siatkowski R. E., Wohtjew H., eds. // Molecular Electronic Devices //NorthHolland: Elsevier, 1988, P. 686.

93. Charych, Deborah H., Berman, Amir, United States Patent 6,017,390 , January 25, 2000.

94. Chien C.L. //Nanostructured materials, 1992, V. 1, P. 179.

95. Clusters and Colloids. From theory to Applications // edited by Schmid G. //

96. VCH: Weinheim, New York, 1994.

97. Dante S., Hou Z., Risbud S., Stroeve P. // Langmuir, 1999, V. 15, P. 2177.

98. Debye P. // Trans. Electrochem Soc., 1942, V. 82, P. 265.

99. Delsing P., Claeson Т., Likharev K.K., Kuzmin L.S. // Phys. Rev. Lett., 1989, V. 63, P. 1184.

100. Erokhin V., FeiginL., Ivakin G., Klechkovskaya V., LvovYu., StiopinaN. // Makromol. Chem. Makromol. Symp., 1991, V. 46, P. 359.

101. Esteve D. // in: "Single charge tunneling" Ed. by H.Grabert and M.H.Devoret. // Plenum Press, New York, 1992, P. 109.

102. Fendler J. H. // Atomic and Molecular Clusters in Membrane Mimetic Chemistry // Chem. Rev., 1987, V. 87, P. 877-899.

103. Fendler J. H. // Advan. Mater., 1995, V. 7, P. 607.

104. Fendler J. H. // Current Opinion in Colloid & Interface Sci, 1996, V. 1, P. 202.

105. Florin E.-L., Rief M.,Lehmann H., Ludwig M., Dornmair C.,Moy V.T., Gaub H.E. // Biosensors & Bioelectronics, 1995, V. 10, p 895-901.

106. Friis E. P., Andersen J.E.T., Kharkats Yu.I., Kuznetsov A.M., Nichols R.J., Zhang J.D., Ulstrup J. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, V. 96, P. 1379.

107. Fujita T. F., Yoshino K.Y. // US Patent 5,714,084, February 3, 1998.

108. Fulton T.A., Dolan G.J. // Observation of Single-Electron Charging Effects in Small Tunnel Junctions. // Phys. Rev. Lett., 1987, V. 59, P. 109.

109. Gaines G. L. // Langmuir-Blodgett films of long-chain amines. // Nature, 1982, V. 298, P. 543-544.

110. Gaines G. L. // Insoluble monolayers at liquid-gas interface. // N. Y.: John Willey, 1966.

111. Gaines G. L. // On the history of Langmuir-Blodgett films. // Thin Solid Films, 1983, V. 99, P. 9-13.

112. Garrison M.D. //Scanning probe microscopy for the characterization of biomaterials and biological interactions.// Ann. N.Y. Acad.Sci, 1997, Dec.31, 831,P. 101-113.

113. Gazeau F., Barci J.C., Gendron F., Perzynski R., Raikher Yu.L., Stepanov V.I., Dubois E. // Magnetic resonance of ferrite nanoparticles: evidence of surface effects. // J. of Magnetism and Magnetic Materials, 1998, V. 186, P. 175-187.

114. Giaever, Zeller H.R. // Tunneling zero-bias anomalities, and small superconductors. // Phys. Rev. Lett, 1969, V. 181, P. 789.

115. Glazman L.I., Shekhter R.I. // J. Phys. Condens. Matter, 1989, V. 1, P. 5811.

116. Gorter C.J. // A possible explanation of the increase of the electrical resistance of thin metal films at low temperatures and small field strengths. // Physica, 1951, V. 17, P. 777.

117. Graham D.E., Philips M. C. // Proteins at liquid interfaces. // J. Coll. Interface Sci, 1979, V. 70, P. 403-439.

118. Griffiths C.H., O'Horo M.P., Smith T.W. // The structure, magnetic characterization, and oxidation of colloidal iron dispersions. // J. Appl. Phys., 1979, V. 50, P. 7108-7115.

119. Grinstaff M.W., Salamon M.B., Suslick K.S. // Magnetic properties of amorphous iron. // Phys. Rev. В., 1988, V. 48, P. 269-273.

120. Gubin S. P., Kolesov V. V., Soldatov E. S., Trifonov A. S., Yudin S. G. // Nanoclaster materials: III. Clusters on the surface of a Langmuir monolayer. // Inorg. Mat., 1997, V. 33, N. 10, P. 1029-1035.

121. Gubin S.P., Kosobudskii J.D. // Russian Chemical Reviews., 1983, V. 52, P. 766.

122. Guinier A. // X-ray Diffraction. // Freeman: San Francisco, 1963.

123. Halsey Т. C. // Science, 1992, 258, P. 761-766.

124. Halsey Т. C., Toor W. // Phys. Rev. Lett., 1990, P. 2820.

125. Hansma P.K., Tersoff J. // Scanning Tunneling Microscopy. // J. Appl. Phys., 1987,61(2).

126. Henglein A. // J. Phys. Chem, 1993, V. 97, P. 5457.

127. Henglein, A. // Chem. Rev., 1989, V. 89, P. 1861.

128. Hess, P.H., Parker, P.H.//J. Appl. Polym. Sci., 1966, V. 10, P. 1915.

129. Honig E.P. // J. Colloid Interface Sci., 1973. V. 43. P. 66-72.

130. Hoon S.R., Kilner M., Russel G.J., Tanner B.K. // Journ. Magn. Magn. Mater. 1983, V. 39, P. 107.

131. Houle F.A., Hinsberg W.D. // J. Phys. Chem., 1995, V. 99, 14477.

132. Hui S.W.,Viswanathan R.,Zasadzinski J.A.,Israelachvili J.N. // Biofhysical Journal, 1995, V. 68 , issue. 1, P. 171-178.

133. Ingram DJ.E. // Biological and Biochemial Applications of Electron Spin Resonance. // London, Adam Hilger LTD, 1969.

134. Ivanov G.R., Todorov A.T., Petrov A.G. // Langmuir trough with enhanced performance. // Makromol. Chem., Macromol. Symp., 1991, V. 46, P. 377-381.

135. Jark W., Russel T.P., Comelli G., Stohr J. // Soft X-ray diffraction studies on polymeric Langmuir-Blodgett films. //Thin Solid Films, 1991, V. 199, P. 161-172.

136. Jeholet C., Obeng Y.S., Kim Y.T. et.al. // Electrochemistry and Langmuir Trough Studies of C60 and C70. // J. Am. Chem. Soc., 1992, V. 114, N. 11,1. P. 4237.

137. Ji S.X., Fan C.Y., Ma F.Y., Chen X.C., Jiang L. // The formation of quantum size silver particles in situ at the monolayer surface. // Thin Solid Films, 1994, V. 242, P. 16-20.

138. Jin S., Mottine J.J., Sherwood R.C., Tiefel Т.Н., U.S. Patent 4,664,101, 17 Feb 1987.

139. Jin S., Tiefel Т.Н., Wolfe R., Sherwood R.C., Mottine J.J. // Science, 1992, V. 255, P. 446.

140. Johnson D.J., Amm D.T., Laursen Т., Gupta S.K. // Thin Solid Films, 1993, V. 232, P. 245.

141. Joly S., Kane R., Radzilowski L., Wang Т., Wu A., Cohen R.E., Thomas E.L., Rubner M.F. // Langmuir, 2000, V. 16, P. 1354.

142. Jund P., Kim S.G., Tomanek D., Hetherington J. // Stability and fragmentation of complex structures in ferrofluids. // Phys. Rev. Lett., 1995, V. 74, N. 15,1. P. 3049-3052.

143. KangY. S., Lee D.K., Stroeve P. // Thin Solid Films, 1998, V. 327-329, P. 541-544.

144. Khomutov, G. В., Yakovenko, S.A., Yurova, T.V., Khanin, V.V., Soldatov, E.S. // Supramolecular Science, 1997, V. 4, P. 349.

145. Kimizuka H., Abood L.G., Tahara Т., Kaibara К. // Adsorption kinetics of surface active agent at an interface. // J. of Colloid and Interface Science, 1972, V.40, N. 1,P. 27-34.

146. Klein D., Roth R., Lim A.K.L., Alivisatos A.P., McEuen P. // A single-electron transistor made from a cadmium selenide nanocrystal. // Nature, 1997, V. 389,1. P. 699.

147. Klingenberg D. J., van Swol F., Zukoski C. F. // J. Chem. Phys., 1989, V. 91, P. 7888.

148. Kokorin V.V., Perekos A.E. // JETF Letters, 1978, V. 27, P. 500.

149. Kolb H.-A., Enders O., Schauer R. // Applied Physics A, 1999, V. 68, P. 247-254.

150. Kotov N.A., Darbello Zaniquelli M.E., Meldrum F.C., Fendler J.H. // Langmuir, 1993, V. 9, P. 3710.

151. Kozinkin A. V., Vlasenko V.G., Gubin S.P., Shuvaev A.T., Dubovtsev I.A. // Inorg. Mater., 1996, V. 32, P. 422-428.

152. Kumar A., Laux S.E, Stern F. // Phys. Rev. B, 1990, V. 42, P. 5166.

153. Kuroda S., Sugi M., Izima S. // Origin of stable spin species in Langmuir-Blodgett films of merocyanine dyes studied by ESR and ENDOR. // Thin Solid Films, 1985, V.133, P.189-196.

154. Kusalik P. G. // J. Chem. Phys, 1990, 95, P. 3520., Hass К. C. // Phys. Rev. E, 1993, 47, P. 3362.

155. Lambe J, Jaklevich R.C. // Charge quantization studies using a tunnel capacitor. //Phys. Rev. Lett. 1969, V. 20, P. 1504.

156. Landau E. M, Levanon M, Leiserowitz L, Lahav M, Sagiv J. // Letters to Nature, 1985, V. 318, P. 28.

157. Lawton, Carl, Conroy, Suzanne, United States Patent 5,985,353 , November 16, 1999

158. Likharev K.K. // Correlated discrete transfer of single electrons in ultrasmall tunnel junctions. // IBM Journal of Research and Development, 1988, V. 32, N. 1, P. 144-158.

159. Likharev К. K. // Single-Electron Devices and Their Application. // Proceedings of the IEEE, 1999, V. 87(4).

160. Lin В., Bohanon T.M., Shih M.C., Dutta P. // X-ray diffraction studies of the effects of Ca2+ and Cu2+ on Langmuir monolayers of heneicosanoic acid. // Langmuir, 1990, V.6, P. 1665-1667.

161. Lin В., Peng J.B., Ketterson J.B., Dutta P., Thomas B.N., Buontempo J., Rice S.A. // Kinetics of a structural phase transition in Langmuir monolayers studied using X-ray diffraction. // J. Chem. Phys., 1989, V. 90(4), P. 2393-2397.

162. Linden M., Rosenholm J.B. // Langmuir 1995, V. 11, P. 4499-4504

163. Lukins P.B. // Single-molecule high-resolution structure and electron condition of photosystem II from STM and spectroscopy. // Biochim. Biophys. Acta. 1998, V.1409, N. 1,P. 1-11.

164. Lvov Yu., Mohwald H. // Protein Architecture: Interfacing Molecular Assemblies and Immobilization Biotechnology // N. Y.: Marcel Dekker Inc., 1999. P. 416.

165. MacRitchie F. // Spread monolayers of proteins. // Advances in Colloid and Interface science, 1986, V. 25, P. 341-385.

166. Magnetic Fluids and Applications // Handbook, edited by Berkovsky В., Krakov M., Begel-House, New York, 1994.

167. Maksym P.A., Chakraborty T. // Phys. Rev. Lett., 1990, V. 65, P. 108.

168. Mallinson J.C. // The foundation of Magnetic Recording, Chapter 3. // Acad.

169. Press, Berkeley, С A, 1987.

170. Mann S., Archibald D.D., Didymus J.M., Douglas Т., Heywood B.R., Meldrum F.C., Reeves N.J. // Science, 1993, V. 261, P. 1286.

171. Mann S. // Chem. Brit., 1987, V. 23, P. 137.

172. Mann S. // Nature, V. 365, 7 October 1993.

173. Mann S., Heywood B.R., Rajam S., Walker J.B.A. // Structural and stereochemical relationships between Langmuir monolayers and calcium carbonate nucleation. // J. Phys. D: Appl. Phys., 1991, V.24, P. 154-164.

174. Manning V. C., W.C. Trogler. // Electronic Structure of Transition Metal Cluster Complexes. //Coord. Chem. Rev., 1981, V. 38 (2/3), P. 89.

175. Marcus R.A., Sutin N. // Electron transfers in chemistry and biology. // Biochim. Biophys. Acta, 1985, V. 811, P. 265.

176. Maoz R., Sagiv J. // J. Colloid Interface Sci., 1984, V. 100, P. 465.

177. Martin P., Szablewski M. // Langmuir-Blodgett systems. Operating manual. // Coventry, Nima Technology Ltd., 1992.

178. Mashak El E.-S., Tocanne J.-F. // Interactions between ellipticine and phospholipids. Effect of ellipticine and 9-methoxyellipticine on the phase behaviour of phosphatidylglycerols. A monolayer study. // Eur. J. Biochem., 1980, V. 105, P. 593-601.

179. Mayya K.S., Patil V., Sastry M. // Langmuir, 1997, V. 13, P. 2575.

180. Meldrum F.C., Kotov N.A., Fendler J.H. // J. Phys. Chem., 1994, V. 98, P. 4506.

181. Messier J., Marc J. // Etude par resonance paramagnetique electronique de la structure de couches monomoleculaires de stearate de cuivre. // Le J. De Physique, 1971, V. 32, P. 799-804.

182. Meyer E., Heinzelmann H. // Scanning Tunneling Spectroscopy II. // Springer Ser. in Surface Sci., 1992, V. 28, P. 100-149

183. Mobius D. // Organized monolayers and monolayer assemblies as potential components of molecular devices. // Can. J. Phys., 1990, V. 68, P. 992-998.

184. Mobius D., Mohwald H. // Sructural characterization of monolayers at the air-water inerface. // Advanced materials 1991, V.3, P. 19-30.

185. Moelwyn-Hughes E.A. // The chemical statics and kinetics of solutions. // Acad. Press, London & NY, 1971.

186. Montemerlo M. S., J.Ch. Love, G.J. Opiteck, D. Goldhaber-Gordon,

187. J.C. Ellenbogen, © The MITRE Corporation, July 1996, MTR 96W0000044.

188. Morris V. J. // Pergamon, Prog. Biophys. molec. Biol., 1994, V. 61, P. 131-185.

189. Morup S., Christensen B.R., van Wonterghem J., Madsen M.B., Charles S.W., Wells S., J. // Magn. Magn. Mater., 1987, V. 67, P. 249.

190. Motte L., Billoudet F., Lacaze E., Douin J., Pileni M.P. // J. Phys. Chem. B, 1997, V. 101, P. 138.

191. Mulay L.N., Collins D.W., Thompson A.W., Walker P.L. // J. of " Organometallic Chemistry, 1979, V. 178, P. 217.

192. Murray C.B., Norris D.J., Bawendi M.G. // J. Am. Chem. Soc., 1993, V. 115, P. 8706.

193. Murzina T.V., Khomutov G.B., Nikulin A.A., Rasing Т., Aktsipetrov O.A. // Hyper-Rayleigh scattering in Gd-containing Langmuir-Blodgett superstructures. // Journal of the Optical Society of America В (Optical Physics)., 2000, V. 17, N. 1,P. 63-67.

194. Nabok A.V, Richardson Т., McCartney C., Cowlam N. Davis F., Stirling C.J.M., Ray A.K., Gacem V., Gibaud A. // Thin Solid Films, 1998, V. 327-329, P. 510.

195. Nabok A.V., Ray A.K., Hassan A.K., Titchmarsh J.M., Davis F., Richardson Т., Starovoitov A., Bayliss S. // Mat. Sci. Eng. C, 1999, V. 8-9, P. 171.

196. Nakamato K. // Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds. // 4th ed. Wiley, New York, 1986, P. 232.

197. Nakaya, Т., Li, Y-J, Shibata, K. // J. Mater. Chem., 1996, V. 6, P. 691.

198. Nanostructure Science and Technology // Prepared under the guidance of the IWGN, NSTC. Edited by R.W. Siegel, E. Ни, M.C. Roco WTEC, Loyola College in Maryland. http://www.whitehouse.gov/WH/EOP/OSTP/NSTC/html/iwgn/ IWGN.Worldwide.Study/toc.htm.

199. Netzelmann U. // J. Appl. Phys., 1990, V. 68, P. 1800.

200. Neugebauer C.A., Webb M.B. // Electrical conduction mechanism in ultrathin evaporated metal films. // J. Appl. Phys., 1962, V. 33, P. 74.

201. Norde W., Lyklema J. // Why proteins prefer interfaces. // J. Biomater. Sci. Polymer Edn., 1991, V. 2, P. 183-202.

202. Obeng Y.S., Bard A.J. // Langmuir films of C6o at the air-water interface. // J. Am. Chem. Soc., 1991, V. 113, P. 6279-6280.

203. Ohata A., Niyama H., Shibata Т., Nakajima K., Torumi A. // Silicon-based single-electron tunneling transistor operated at 4.2 K. // Japan J. Appl. Phys., 1995, V. 34(1), P. 4485.

204. Oliveria O.N. // Langmiur-Blodgett films — properties and possible applications. // Brazilian Journal of Physics, 1992, V. 22, N. 2, P. 60-69.

205. Optical properties of metal clusters. // Kreibig U., Vollmer M. Eds.; Springer: New York, 1995.

206. Pacchioni G., Rosch N. // Inorg. Chem., 1990, V. 29, P. 2901.

207. Papirer E., Horny P., Balard H., Anthore R., Petipas C., Martinet A. // J. Colloid Interface Sci., 1983, V. 94, P. 220.

208. Pavelev A.B., Kurochkin I.N., Chernov S.F. // STM studies of LB films of amphihpilic polyelectrolites with antibodies and enzymes. // Membr. Cell Biol. 1998. V. 12(3), P. 427-434.

209. Peng X., Manna L., Yang W., Wickham J., Scher E., Kadavanich A., Alivisatos A.P. // Nature, 2000, 404, 59.

210. Perkovic S., Szleifer I., Widom B. // Structure and tension of the boundary between surface phases. // Molecular Physics, 1993, V.80, N. 4, P. 729-739.

211. Peters A.J., Rogers K.D. // Stable monolayer from mixed-molecule films using difficult or unspreadable molecules. // Thin Solid Films, 1994, V. 242, P. 258262.

212. Peterson I.R. // Langmuir-Blodgett films. // J. Phys. D: Appl. Phys., 1990, V. 23, N. 2, P. 379-395.

213. Petty M. // Possible applications for Langmuir-Blodgett films. // Thin Solid Films, 1992, V. 210-211, P. 417-426.

214. Porath D., Levi Y., Tarabiah M, Millo O. // Tunneling spectroscopy of isolated C60 molecules in the presence of charging effects. // Physical Review В, 1997, V. 56, N. 15, P. 9829-9833.

215. Porath D., O. Millo, J.I. Gersten. // J. Vac. Sci. Technol. B, 1996, V. 14, N. 1, P. 3014.

216. Porath D, Millo O. // Single electron tunneling and level spectroscopy of isolated C60 molecules. // J. Appl. Phys, 1997, V. 81, N. 5, P. 2241.

217. Prados C, Hadjipanayis G.C. // Appl. Phys. Lett, 1999, V. 74, P. 430-432.

218. Preston C.K, Moskovits M. // J. Phys. Chem, 1993, V. 97, P. 8495.

219. Prozorov T, Prozorov R, Koltypin R, Felner I, Gedanken A. // Sonochemistry under an applied magnetic field: determining the shape of a magnetic particle. // J. Phys. Chem. B, 1998, V. 102, P. 10165.

220. Raikher Yu. A., Stepanov V.I. // Phys.Rev.B, 1992, V. 50, P.6250-6259.

221. Ravaine S, Fanucci G.E, Seip C.T, Adair J.H, Talham D.R. // Photochemical generation of gold nanoparticles in Langmuir-Blodgett Films. // Langmuir, 1998, V. 14, P. 708-713.

222. Roberts G. G. (ed.) // Langmuir-Blodgett films //N. Y.: Plenum Press, 1990.

223. Sasaki M, Haji K. // US Patent 5,523,157, June 4, 1996.

224. Sato T, Ozaki Y, Iriyama K. // Langmuir, 1994, V. 10, P. 2363.

225. Sato T, Ahmed H, Brown D, Johnson B. F. G. // Single electron transistor using a molecularly linked gold particle chain. // J. Appl. Phys, 1997, V. 82, N. 2, P. 696-701.

226. Schafer A. H, C. Seidel et.al. // Advanced Materials, 1998, V. 10(11), P. 839.

227. Schwartz D.K,Viswanathan R, Zasadzinski J.A. // J. Phys. Chem, 1992, V. 96, P. 10444-10447

228. Shafi K.V.P.M, Wizel S„ Prozorov T, Gedanken A. // Thin Solid Films, 1998, V. 318, P. 38.

229. Shafi К. V. P. M., Gedanken A., Goldfarb R.B., Felner I. // J. Appl. Phys, 1997, V. 81, P. 6901-6905.

230. Shaojin Qin, Wei-Min You, Zhao-Bin Su // Second-harmonic generation from the quadrupole response in C60 films. // Physical review B, 1993, V. 48(23), P. 17562-17568.

231. Sharma V. K., Waldner F. // J. Appl. Phys., 1977, V. 48, P. 4298-4301.

232. Shchipunov Yu.A, Durrschmidt Т., Hoffmann H. // Langmuir, 2000, V. 16, P. 297.

233. Shi J., Gider S., Babcock K., Awschalom D.D. // Science, 1996, V. 271, P. 937-941.

234. Shorokhov V. V., Johansen P., Soldatov E.S. et. al. // Simulation of characteristics of molecular SET transistor with discrete energy spectrum of the central electrode. // in print.

235. SilvaA. S., Wirtz D.//Langmuir, 1998, V. 14, P. 578-581.

236. Simmons J. G. // J. Appl. Phys, 1983, V. 44, N. 1, P. 237-245.

237. Simonds J. L. // Physics Today, 1995, V. 48, P. 26-32.

238. Skjeltorp A.T. // J. Appl. Phys., 1985, V. 57, P. 3285.

239. Smith D. P. E., KirkM.D., Quate C. F. // J. Chem. Phys., 1987, V. 86, P. 6037.

240. Smith T.W., Wychick, D. // J. Phys. Chem, 1980, V. 84, P. 1621.

241. Smotkin E. S., Lee C, Bard A.J, Campion A, Fox M.A, Mallouk Т.Е., Webber S.E, White J.M. // Chem. Phys. Lett., 1988, V. 152, P. 265-268.

242. Spong J.K., Mizes H.A, Lacomb L.JJr, Dovek M.M, Frommer J.E., Foster J.S. // Contrast mechanism for resolving organic molecules with tunneling microscopy. //Nature, 1989, V. 338, P. 137.

243. Stakhanova S.V., Trofimchuk E.S., Nikonorova N.I., Rebrov A.V., Ozerin A.N., Volynskii A.L., Bakeev N.F. // Polymer Science A., 1997, V. 39, P. 229.

244. Stickland F.G.W. // A study of reactions between cupric or ferric sulphate solutions and a stearic acid monolayer. // J. Colloid Interface Sci, 1973, V.42, N. 1, P. 96-102.

245. Stuckey G. D. // High surface area materials. // In R&D status and trends, ed. Siegel etal, 1998.

246. Suslick K. S., Choe S.B., Cichowlas A.A., Grinstaff M.W. // Nature, 1991, V. 353 P. 414.

247. Swalen J.D., Allara D. L., Andrade J. D., Chandross E. A., Garoff S., Israelashvili J., McCarthy T. J., Murray R., Pease R. F., Rabolt J. F., Wynne K. J., Yu H. // Molecular monolayers and films. // Langmuir, 1987, V. 3, P. 932-950.

248. Swalen J. D. // Molecular films. // Annu. Rev. Mater. Sci., 1991, V. 21, P. 373-408.

249. Takahashi Y., Nagase M., Namatsu H., Kurihara K., Iwdate K., Nakajima Y., Horiguchi S., Murase K., Tabe M. // A fabrication technique for Si single electron transistor operation at room temperature. // Electron. Lett., 1995, V. 31, P. 136.

250. Tao R., Jiang Qi // Phys. Rev. Lett., 1994, V. 73, P. 205.

251. Tatham A. S., Thomson N. H. //Scanning probe microscopy studies of cereal seed storage protein structures.// Scanning, 1999, V. 21, P. 293-298.

252. Taylor D. M., Lambi J. N. // On the preparation of thin metal oxides by Langmuir-Blodgett film deposition. // Thin Solid Films, 1994, V. 243, P. 384388.

253. Taylor R. H. // Advances in Physics, 1975, V. 24, P. 681.

254. Tersoff J., Hamann D. R. // Phys. Rev. B, 1985, V. 31(2), P. 805.

255. Thomas, J.R. // Preparation amd magnetic properties of colloidal cobalt particles. // J. Appl. Phys., 1966, V. 37, P. 2914.

256. Tikhonov A.N., Khomutov G.B., Ruuge E.K., Blumenfeld L.A. // Electron transport control in chloroplasts. Effects of photosynthetic control monitored by the intrathylakoid pH. // Biochimica et Biophysica Acta, 1981, V. 637, P. .321-333.

257. Trinh Toan, Fenhammer W.P., Dahl L.F. // Structure and Bonding of the Tetrameric Cyclopentadienyliron Carbonil Monocathion Fe4(H5-C5H5)4(CO)4.+. // J. Amer. Chem. Soc., 1972, V. 94(10), P. 3389.

258. Vandevyver M. // Characterization methods for Langmuir-Blodgett films. // Thin Solid Films, 1988, V. 159, P. 243-251.

259. Vinogradov S.N., Linnell R.H. // Hydrogen Bonding, Reinhold, New York, 1971.

260. Viswanathan R.,Schwartz D.K.,Garnaes J.,Zasadzinski J.A.N. // Langmuir, 1992, V. 8, P. 1603-1607

261. Vogel C., Corset J., Dupeyrat M. // J. Chim. Phys., 1979, V. 76, P. 909.

262. Volokitin Y., Sinzig J., de Jong L.J., Schmid G., Vagrafik M.N., Moiseev I.I. // Nature, 1996, V. 384, P. 621.

263. Vonsovskii, S.V. // Ferromagnetic resonance. // Pergamon, Oxford, 1966.

264. Wagner P., M. Hegner et. al. // Langmuir, 1995, V. 11(10), P. 3867.

265. Wan J. C., McCreer K.A., Anand N., Nowak E., Goldman A.M. // Coulomb Blockade on Imaged Mesoscopic Lead Grains. // preprint University of Minnesota.

266. Wang J.Y., Uphaus R.A., Ameenuddin S., Rintoul D.A. // Formation of nanoscale size cadmium sulfide within a channel protein monolayer. // Thin Solid Films, 1994, V.242, P. 127-131.

267. Wang J.Y., Vaknin D., Uphaus R.A., Kjaer K., Losche M. // Fullerene films and fullerene-dodecylamine adduct monolayers at air-water interfaces studied by neutron and X-ray reflection. // Thin Solid Films, 1994, V.242, P. 40-44.

268. Wei C.H., Wilkes G.R., Treichel P.M., Dahl L.F. // Preparation and Structure of a Tetrameric Cyclopentadienyliron Sulf side C5H5FeS.4. // Inorganic Chemistry, 1966,v. 5, N. 5.

269. Wiesendanger R., Anselmetti D. // STM on Layered Materials, // in "Scanning Tunneling Microscopy I", ed. by H.-J. Gilntherodt, R. Wiesendanger, Springer-Verlag, 1991.

270. Wilcoxon J.P., Martino A., Baughmann R.L., Klavetter E., Sylwester A.P. // Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 1993, V. 286, P. 131.

271. Wildoer J. W. G., VenemaL. C., Rinzler A. G., Smalley R. E., DekkerC. // Nature, 1998, V. 391, P. 59-62.

272. Wilk D., Johannsmann D., Stanners C., Shen Y.R. // Second-harmonic generation from C60 thin films at 1.064 mm. // Physical review B, 1995, V. 51(15), P. 10057-10067.

273. Wuttke D.S., Bjerrum M.J., Winkler J.R., Gray H.B. // Electron-tunneling pathways in cytochrome C. // Science, 1992, V. 256, P. 1007-1009.

274. Wuttke D.S., Gray H.B. // Protein Engineering as a tool for understanding electron transfer. // Curr. Opin. Struct. Biol., 1993, V. 3, P.555-563.

275. Xu Y., Guo J., Long C., Li Y., Liu Y., Yao Y., Zhu D. // Formation and structural characteristics of Langmuir-Blodgett films of C6o and C70. // Thin Solid Films, 1994, V. 242, P. 45-49.

276. Yang J., Peng X. G., Li T.J., Pan S. F. // Size-dependent FTIR spectroscopy of nanoparticulate a-Fe203-stearate alternating Langmuir-Blodgett films. // Thin Solid Films, 1994, V. 243, P. 643-646.

277. Yang J., Peng X.-G., Zhang Y., Wang H., Li T-J. // J. Phys. Chem., 1993, V. 97, P. 4484.

278. Yang J., Takeyasu K., Somlyo A.P. // Molecular resolution imaging of polyglucose by scanning tunneling microscopy. // FEBS Lett., 1991, Feb.25, V. 279, N. 2, P. 295.

279. Yi K.C., Mendieta V.S., Castanares R.L., Meldrum F.C., Wu C., Fendler J.H. // J. Phys. Chem., 1995, V. 99, P. 9869.

280. Ying, J.Y. // Nanostructure processing of advanced catalytic materials. // In R&D status and trends, ed. Siegel et al., 1998.

281. Yu Y.Y., Chang S.S., Lee C.L., Wang C.R.C. // J. Phys. Chem. B, 1997, V. 101 P. 6661.

282. Zarlie M.H. interaction of DNA with fluorescent dyes: by STM.// Int. J. Biol. Macromol., 1998, V. 23, N. 1, P. 7-10.