Детектирование биосурфактантов на поверхности нанопористого кремния
Вантажиться...
Дата
2017
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Цель. Исследование взаимодействия некоторых природных и полусинтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ) с поверхностью полупроводниковых структур на основе нанопористого кремния (нано-ПК) Методы.
Образцы нано-ПК с высоким уровнем легирования (КЄС-0,01) были получены методом анодного электрохимического травления монокристаллического кремния в электролите на основе 48%-ного водного раствора фтористо-водородной кислоты. Низкое сопротивление контактов определялось
отжигом (450 ºС) образцов нано-ПК с нанесенными на них алюминиевыми
контактами. Детектирование проводили для биосурфактантов: саркозила
(натрий лаурилсаркозин), рамнолипида (рамнозо- ди β-гидроксидеканоеновая кислота) и циклогептадекановой кислоты. Результаты. Изучено взаимодействие биосурфактантов с поверхностью нано-ПК. Показано, что
эти соединения существенно влияют на вольтамперные характеристики
(ВАХ) образцов нано-ПК. В рамках адсорбционной модели объяснено взаимодействие исследованных ПАВ с нано-ПК. Изменение ВАХ образцов нано-ПК
при нанесении супрамолекулярных объектов связано с наполнением нанопор
этими макромолекулами, обладающими значительной диэлектрической
проницаемостью. Показано, что влияние изученных ПАВ на электрические
параметры нано-ПК имеет характерные особенности для каждого из исследованных соединений, что позволяет дифференцированно идентифицировать различные ПАВ сенсорами на основе нано-ПК. Вывод. Физическая
причина изменения ВАХ образцов нано-ПК при нанесении биосурфактантов
связана с наполнением нанопор кремния мультиламеллярными структурами
ПАВ. Сложный вид ВАХ при адсорбции саркозила, рамнолипида, циклогептадекановой кислоты определяется гетеропереходами между планарными
алюминиевыми контактами и наноструктурами кремния, и изменениями в
области микробарьеров, сформированных между нитевидными кристаллами поверхности нано-ПК.
Мета. Дослідження взаємодії деяких природних і напівсинтетичних поверхнево-активних речовин (ПАР) з поверхнею напівпровідникових структур на основі нанопористого кремнію (нано-ПК). Методи. Зразки нано-ПК з високим рівнем легування (КЄС-0,01) були отримані методом анодного електрохімічного травлення монокристалічного кремнію в електроліті на основі 48%-ного водного розчину фтористо-водневої кислоти. Низький опір контактів визначалося відпалом (450 0С) зразків нано-ПК з нанесеними на них алюмінієвими контактами. Детектування проводили для біосурфактантів: саркозилу (натрій лаурилсаркозин), рамноліпіду (рамнозо- ди-β-гідроксидеканоєнова кислота) і циклогептадеканової кислоти. Результати. Вивчено взаємодію біосурфактантів з поверхнею нано-ПК. Показано, що ці сполуки суттєво впливають на вольтамперні характеристики (ВАХ) зразків нано-ПК. В рамках адсорбційної моделі пояснено взаємодію досліджених ПАР з нано-ПК. Зміна ВАХ зразків нано-ПК при нанесенні супрамолекулярних об'єктів пов'язано з наповненням нанопор цими макромолекулами, що володіють значною діелектричною проникністю. Показано, що вплив вивчених ПАР на електричні параметри нано-ПК має характерні особливості для кожного з досліджених сполук, що дозволяє диференційовано ідентифікувати різні ПАР сенсорами на основі нано-ПК. Висновок. Фізична причина зміни ВАХ зразків нано-ПК при нанесенні біосурфактантів пов'язана з наповненням нанопор кремнію мультиламеллярними структурами ПАР. Складний вид ВАХ при адсорбції саркозилу, рамноліпіду, циклогептадеканової кислоти визначається гетеропереходами між планарнимі алюмінієвими контактами і наноструктурами кремнію, і зміною в області мікробар’єрів, сформованих між ниткоподібними кристалами поверхні нано-ПК.
Aim. The investigation of the interaction of certain natural and semi-synthetic surfactants with the surface of semiconductor structures based on nanoporous silicon (nano-PC). Methods. The samples of nano-PS with a high doping level (KC-0.01) were obtained by anodic electrochemical etching of single-crystal silicon in an electrolyte on the basis of 48% aqueous solution of hydrofluoric acid. The low contact resistance was determined by annealing (450 °C) of the samples of nano-PS with aluminum contacts deposited on them. The detection was carried out for biosurfactants: sarcosyl (sodium lauryl sarcosine), ramolipid (rhamnozide β-hydroxydecanoic acid) and cycloheptadecanoic acid. Results. The interaction of biosurfactants with the surface of nano-PC was studied. It is shown that these compounds significantly influence the volt-ampere characteristics of nano-PC samples. Within the framework of the adsorption model, the interaction of the investigated surfactants with nano-PC is explained. The change in current-voltage characteristic (СVC) samples of nano-PC during the deposition of supramolecular objects is associated with the filling of nanopores with these macromolecules possessing a significant dielectric constant. It is shown that the effect of the surfactants studied on the electrical parameters of nano-PC has the characteristic features for each of the compounds studied, which allows differentiating the different surface-active substances differentially on the basis of nano-PC. Conclusion. The physical reason for the change in the I–V characteristics of nano- PC samples during application of biosurfactants is related to the filling of nano- PS with multilamellar surfactant structures. The complex form of the CVC for the adsorption of sarcosyl, rhamnolipid, cycloheptadecanoic acid is determined by heterojunctions between planar aluminum contacts and silicon nanostructures, and changes in the region of microballoons formed between filamentary crystals of the surface of the nano-PC.
Мета. Дослідження взаємодії деяких природних і напівсинтетичних поверхнево-активних речовин (ПАР) з поверхнею напівпровідникових структур на основі нанопористого кремнію (нано-ПК). Методи. Зразки нано-ПК з високим рівнем легування (КЄС-0,01) були отримані методом анодного електрохімічного травлення монокристалічного кремнію в електроліті на основі 48%-ного водного розчину фтористо-водневої кислоти. Низький опір контактів визначалося відпалом (450 0С) зразків нано-ПК з нанесеними на них алюмінієвими контактами. Детектування проводили для біосурфактантів: саркозилу (натрій лаурилсаркозин), рамноліпіду (рамнозо- ди-β-гідроксидеканоєнова кислота) і циклогептадеканової кислоти. Результати. Вивчено взаємодію біосурфактантів з поверхнею нано-ПК. Показано, що ці сполуки суттєво впливають на вольтамперні характеристики (ВАХ) зразків нано-ПК. В рамках адсорбційної моделі пояснено взаємодію досліджених ПАР з нано-ПК. Зміна ВАХ зразків нано-ПК при нанесенні супрамолекулярних об'єктів пов'язано з наповненням нанопор цими макромолекулами, що володіють значною діелектричною проникністю. Показано, що вплив вивчених ПАР на електричні параметри нано-ПК має характерні особливості для кожного з досліджених сполук, що дозволяє диференційовано ідентифікувати різні ПАР сенсорами на основі нано-ПК. Висновок. Фізична причина зміни ВАХ зразків нано-ПК при нанесенні біосурфактантів пов'язана з наповненням нанопор кремнію мультиламеллярними структурами ПАР. Складний вид ВАХ при адсорбції саркозилу, рамноліпіду, циклогептадеканової кислоти визначається гетеропереходами між планарнимі алюмінієвими контактами і наноструктурами кремнію, і зміною в області мікробар’єрів, сформованих між ниткоподібними кристалами поверхні нано-ПК.
Aim. The investigation of the interaction of certain natural and semi-synthetic surfactants with the surface of semiconductor structures based on nanoporous silicon (nano-PC). Methods. The samples of nano-PS with a high doping level (KC-0.01) were obtained by anodic electrochemical etching of single-crystal silicon in an electrolyte on the basis of 48% aqueous solution of hydrofluoric acid. The low contact resistance was determined by annealing (450 °C) of the samples of nano-PS with aluminum contacts deposited on them. The detection was carried out for biosurfactants: sarcosyl (sodium lauryl sarcosine), ramolipid (rhamnozide β-hydroxydecanoic acid) and cycloheptadecanoic acid. Results. The interaction of biosurfactants with the surface of nano-PC was studied. It is shown that these compounds significantly influence the volt-ampere characteristics of nano-PC samples. Within the framework of the adsorption model, the interaction of the investigated surfactants with nano-PC is explained. The change in current-voltage characteristic (СVC) samples of nano-PC during the deposition of supramolecular objects is associated with the filling of nanopores with these macromolecules possessing a significant dielectric constant. It is shown that the effect of the surfactants studied on the electrical parameters of nano-PC has the characteristic features for each of the compounds studied, which allows differentiating the different surface-active substances differentially on the basis of nano-PC. Conclusion. The physical reason for the change in the I–V characteristics of nano- PC samples during application of biosurfactants is related to the filling of nano- PS with multilamellar surfactant structures. The complex form of the CVC for the adsorption of sarcosyl, rhamnolipid, cycloheptadecanoic acid is determined by heterojunctions between planar aluminum contacts and silicon nanostructures, and changes in the region of microballoons formed between filamentary crystals of the surface of the nano-PC.
Опис
Ключові слова
нанопористый кремний, сенсоры, саркозил, рамнолипид, циклогептадекановая кислота, нанопоруватий кремній, сенсори, рамноліпід, циклогептадеканова кислота, nano-porous silicon, sensors, sarcosyl, rhamnolipid, cycloheptadecanoic acid
Бібліографічний опис
Мікробіологія і Біотехнологія = Microbiology & Biotechnology