Искусственно синтезированные аналоги природных фосфолипидов представляют интерес при моделировании мембранных процессов, создании устройств молекулярной электроники и сенсорики. Настоящее сообщение обобщает достигнутый уровень в области физики и техники создания нанослоевых гетерокомпозиций на основе искусственно синтезированных нами одноцепочечных фосфолипидов, с использованием "внешнего" фактора, инициирующего дальний порядок в плоскости слоя.
В качестве базы для формирования гетерокомпозиций предложена модифицированная методика Ленгмюра-Блоджетт, отличающаяся от классической принципом структурообразования. Сущность методики заключается в том, что на поверхности субфазы осуществляется только ориентационное (вертикальное) упорядочение молекул, а дальний порядок в плоскости слоя формируется в результате воздействия на монослой потенциального поля матрицы-субстрата. Реализация данной методики возможна благодаря тому, что в отличии от традиционно используемых при формировании пленок Ленгмюра-Блоджетт нерастворимых в воде амфифильных веществ, синтетические одноцепочечные фосфолипиды являются ограниченно-растворимыми веществами, создающими на поверхности субфазы жидко-динамический монослой, способный перестраиваться под действием твердотельной матрицы - подложки. Получение на основе ограниченно-растворимых фосфолипидов монослойных структур, обладающих дальним порядком в плоскости слоя, связано с решением двух принципиальных проблем. Первая -получение монослойных структур путем многократного переноса монослоев фосфолипида с поверхности субфазы на подложку (так как слои являются жидко-динамическими, эти структуры не обладают дальним порядком в плоскости сдоя). Вторая - создание условий, Обеспечивающих наследование наносимых монослоями структурной информации упорядоченной матрицы - подложки-
Для получения монослойных пленок ограниченно-растворимых амфифильных веществ необходимо создание условий, ограничивающих процессы прямого обмена веществом между объемом субфазы и поверхностью подложки. Эти условия являются необходимыми, так как установлено [1], что адсорбция молекул амфифильного вещества из объема субфазы на поверхность подложки приводит к образованию микрокристаллической фазы, разрушающей слоистую структуру пленки, а десорбция - к растворению ранее нанесенных слоев. Адсорбция ограничивалась снижением концентрации вещества в объеме субфазы- Поскольку это приводило также и к растворению монослоя на поверхности субфазы, его сплошность достигалась непрерывным сжатием монослоя подвижным барьером. Таким образом, за время необходимое для переноса пленки на положку обеспечивалось такое состояние системы "амфифильное вещество - субфаза", при котором поверхностное давление и, соответственно, сплошность монослоя значительно выше равновесных. В этом случае подвижный барьер выполнял две функции: первая (стандартная) - компенсация площади, освободившийся при переносе монослоя на подложку; вторая - искусственное поддержание системы в неравновесном состоянии (когда избыток вещества на поверхности субфазы выше значения, определяемого при помощи уравнения Гиббса для равновесного распределения вещества между объемом и поверхностью субфазы). Следует отметить, что такой подход возможен только в случае достаточно низкой скорости десорбции вещества с поверхности субфазы в объем. Для ограничения скорости растворения нанесенной пленки в субфазу вводилась соль двухвалентного металла [2]. Образование гетерополярных связей между молекулами фосфолипида посредством катиона металла ("солевые мостики") способствовало повышению потенциального барьера десорбции вещества с поверхности подложки в объем субфазы.
Проведение синтеза второго уровня - формирования нанослоевых гетерокомпозиций с дальним порядком в плоскости слоя по принципу матричного копирования включает следующие этапы:
1 - создание на поверхности подложки специального "буферного" мономолекулярного слоя, выполняющего функцию упорядоченной матрицы для монослоя фосфолипида;
2 - передача структурной информации матрицы первому наносимому монослою фосфолипида за счет взаимодействия полярных фрагментов молекул фосфолипида с активными центрами матрицы;
3 - передача структурной информации последующему монослою фосфолипида за счет взаимопроникновения неполярных фрагментов молекул второго монослоя в "пустоты" между углеводородными радикалами первого монослоя (такое взаимопроникновение характерно для кристаллов лизолецитинов).
Реализация вышеизложенного подхода матричного копирования обеспечила создание нанослоевых органических гетероструктур, проявляющих устойчивое наследование структуры подложки (структурный псевдоморфизм) на протяжении до десятков монослоев.
С учетом специфики искусственно синтезированных материалов и нанокомпозиций данную работу следует рассматривать в качестве одного из целенаправленных шагов к созданию систем обработки информации на надмолекулярном уровне.
Литература
1. Получение гетероструктур на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт амфифильных веществ / Лучинин В. В., Карагеоргиев П. П., Карагеоргиева В. В., Дунаев А. Н., Пасюта В. М., Казак-Казакевич А. 3. // Петербургский журнал электроники. - 1995. - N 2.-С. 24-36.
2. Формирование молекулярно-упорядоченных моно- и мультислоев ограниченно-растворимых аналогов фосфолипидов методом Ленгмюра-Блоджетт / Дунаев А. Н., Карагеоргиев П- П-, Карагеоргиева В. В., Лучинин В. В., Таиров Ю. М. // Письма в ЖТФ. -1994. - Т. 20. - Вып. 9. - С. 42-46.
П.П. Карагеоргиев, В.В. Лучинин. Модифицированная методика Ленгмюра-Блоджетт для формирования мультислойных молекулярных нанокомпозиций на основе ограниченно-растворимых амфифильных веществ - синтетических фосфолипидов // 1-ая международная конференция «Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии». Санкт-Петербург, 1996, часть I, стр. 54
