Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію
Методами зондової мiкроскопiї та рентгенiвської фотоелектронної спектроскопiї дослiджено поведiнку вiрусу тютюнової мозаїки (ВТМ) на поверхнях золота та оксиду силiцiю. Виявлено механiзми взаємодiї вiрiонiв ВТМ з поверхнею пiдкладок рiзної хiмiчної природи. Описано основнi закономiрностi формування...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37237 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію / В.Л. Карбiвський, В.Х. Касiяненко, Н.А. Курган, В.В. Вишняк, Н.О. Зуєва, А.П. Шпак // Доп. НАН України. — 2011. — № 3. — С. 74-80. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-37237 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Карбівський, В.Л. Касіяненко, В.Х. Курган, Н.А. Вишняк, В.В. Зуєва, Н.О. Шпак, А.П. 2012-09-30T18:41:02Z 2012-09-30T18:41:02Z 2011 Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію / В.Л. Карбiвський, В.Х. Касiяненко, Н.А. Курган, В.В. Вишняк, Н.О. Зуєва, А.П. Шпак // Доп. НАН України. — 2011. — № 3. — С. 74-80. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37237 539.216/22:535.33/34 Методами зондової мiкроскопiї та рентгенiвської фотоелектронної спектроскопiї дослiджено поведiнку вiрусу тютюнової мозаїки (ВТМ) на поверхнях золота та оксиду силiцiю. Виявлено механiзми взаємодiї вiрiонiв ВТМ з поверхнею пiдкладок рiзної хiмiчної природи. Описано основнi закономiрностi формування хiмiчних зв’язкiв ВТМ з поверхнею. Встановлено, що внаслiдок нанесення ВТМ вiдбувається хiмiчна модифiкацiя поверхнi, яка зберiгається пiсля видалення вiрусу. Спостерiгаються нанорозмiрнi заглиблення продовгуватої форми, якi вiдповiдають формi вiрiонiв. Взаємодiя вiрiонiв з пiдкладинкою вiдбувається переважно за рахунок зв’язкiв Si−O−C. Змiна хiмiчних властивостей пiдкладинки переважно визначається утворенням C−C зв’язкiв на поверхнi. Взаємодiю вiрiонiв з пiдкладинкою характеризує C−N зв’язок, подвiйний зв’язок C=N наявний лише у складi вiрiона. We used probe microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy to study the interaction of tobacco mosaic (TMV) virions with Au and SiO2 surfaces. Mechanisms of TMV virions interaction with the surface of substrates and formation of chemical bonds between a TMV virion and the surface are determined. It is found that a chemical modification of the surface which remained after the TMV removal occurs due to the TMV deposition. Nano-sized cavities of prolate form which correspond to the shape of virions are observed. Virion interaction with the substrate occurs predominantly at the expense of Si−O−C bonds. The change of chemical properties of the substrate is mainly determined by the formation of C−C bonds on its surface. The virion-substrate interaction is characterized by the C−N bond, and the C=N bond is present only in virions. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Фізика Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію Behavior of tobacco mosaic virus on Au and SiO2 surfaces Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію |
| spellingShingle |
Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію Карбівський, В.Л. Касіяненко, В.Х. Курган, Н.А. Вишняк, В.В. Зуєва, Н.О. Шпак, А.П. Фізика |
| title_short |
Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію |
| title_full |
Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію |
| title_fullStr |
Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію |
| title_full_unstemmed |
Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію |
| title_sort |
поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію |
| author |
Карбівський, В.Л. Касіяненко, В.Х. Курган, Н.А. Вишняк, В.В. Зуєва, Н.О. Шпак, А.П. |
| author_facet |
Карбівський, В.Л. Касіяненко, В.Х. Курган, Н.А. Вишняк, В.В. Зуєва, Н.О. Шпак, А.П. |
| topic |
Фізика |
| topic_facet |
Фізика |
| publishDate |
2011 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Behavior of tobacco mosaic virus on Au and SiO2 surfaces |
| description |
Методами зондової мiкроскопiї та рентгенiвської фотоелектронної спектроскопiї дослiджено поведiнку вiрусу тютюнової мозаїки (ВТМ) на поверхнях золота та оксиду силiцiю. Виявлено механiзми взаємодiї вiрiонiв ВТМ з поверхнею пiдкладок рiзної хiмiчної природи. Описано основнi закономiрностi формування хiмiчних зв’язкiв ВТМ з поверхнею. Встановлено, що внаслiдок нанесення ВТМ вiдбувається хiмiчна модифiкацiя поверхнi, яка зберiгається пiсля видалення вiрусу. Спостерiгаються нанорозмiрнi заглиблення продовгуватої форми, якi вiдповiдають формi вiрiонiв. Взаємодiя вiрiонiв з пiдкладинкою вiдбувається переважно за рахунок зв’язкiв Si−O−C. Змiна хiмiчних властивостей пiдкладинки переважно визначається утворенням C−C зв’язкiв на поверхнi. Взаємодiю вiрiонiв з пiдкладинкою характеризує C−N зв’язок, подвiйний зв’язок C=N наявний лише у складi вiрiона.
We used probe microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy to study the interaction of tobacco mosaic (TMV) virions with Au and SiO2 surfaces. Mechanisms of TMV virions interaction with the surface of substrates and formation of chemical bonds between a TMV virion and the surface are determined. It is found that a chemical modification of the surface which remained after the TMV removal occurs due to the TMV deposition. Nano-sized cavities of prolate form which correspond to the shape of virions are observed. Virion interaction with the substrate occurs predominantly at the expense of Si−O−C bonds. The change of chemical properties of the substrate is mainly determined by the formation of C−C bonds on its surface. The virion-substrate interaction is characterized by the C−N bond, and the C=N bond is present only in virions.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37237 |
| citation_txt |
Поведінка вірусу тютюнової мозаїки на поверхнях золота та оксиду силіцію / В.Л. Карбiвський, В.Х. Касiяненко, Н.А. Курган, В.В. Вишняк, Н.О. Зуєва, А.П. Шпак // Доп. НАН України. — 2011. — № 3. — С. 74-80. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT karbívsʹkiivl povedínkavírusutûtûnovoímozaíkinapoverhnâhzolotataoksidusilícíû AT kasíânenkovh povedínkavírusutûtûnovoímozaíkinapoverhnâhzolotataoksidusilícíû AT kurganna povedínkavírusutûtûnovoímozaíkinapoverhnâhzolotataoksidusilícíû AT višnâkvv povedínkavírusutûtûnovoímozaíkinapoverhnâhzolotataoksidusilícíû AT zuêvano povedínkavírusutûtûnovoímozaíkinapoverhnâhzolotataoksidusilícíû AT špakap povedínkavírusutûtûnovoímozaíkinapoverhnâhzolotataoksidusilícíû AT karbívsʹkiivl behavioroftobaccomosaicvirusonauandsio2surfaces AT kasíânenkovh behavioroftobaccomosaicvirusonauandsio2surfaces AT kurganna behavioroftobaccomosaicvirusonauandsio2surfaces AT višnâkvv behavioroftobaccomosaicvirusonauandsio2surfaces AT zuêvano behavioroftobaccomosaicvirusonauandsio2surfaces AT špakap behavioroftobaccomosaicvirusonauandsio2surfaces |
| first_indexed |
2025-11-26T01:05:42Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:05:42Z |
| _version_ |
1850601138928222208 |
| fulltext |
УДК 539.216/22:535.33/34
© 2011
В.Л. Карбiвський, В.Х. Касiяненко, Н. А. Курган, В. В. Вишняк,
Н.О. Зуєва, академiк НАН України А.П. Шпак
Поведiнка вiрусу тютюнової мозаїки на поверхнях
золота та оксиду силiцiю
Методами зондової мiкроскопiї та рентгенiвської фотоелектронної спектроскопiї до-
слiджено поведiнку вiрусу тютюнової мозаїки (ВТМ) на поверхнях золота та окси-
ду силiцiю. Виявлено механiзми взаємодiї вiрiонiв ВТМ з поверхнею пiдкладок рiзної
хiмiчної природи. Описано основнi закономiрностi формування хiмiчних зв’язкiв ВТМ
з поверхнею. Встановлено, що внаслiдок нанесення ВТМ вiдбувається хiмiчна модифi-
кацiя поверхнi, яка зберiгається пiсля видалення вiрусу. Спостерiгаються нанорозмiрнi
заглиблення продовгуватої форми, якi вiдповiдають формi вiрiонiв. Взаємодiя вiрiонiв
з пiдкладинкою вiдбувається переважно за рахунок зв’язкiв Si−O−C. Змiна хiмiчних
властивостей пiдкладинки переважно визначається утворенням C−C зв’язкiв на по-
верхнi. Взаємодiю вiрiонiв з пiдкладинкою характеризує C−N зв’язок, подвiйний зв’язок
C=N наявний лише у складi вiрiона.
Розвиток нанотехнологiй в областi бiосенсорних систем зумовлює пiдвищений iнтерес до до-
слiджень поведiнки рiзних вiрусiв на поверхнях твердих тiл та бiологiчних об’єктiв. Отри-
мана iнформацiя має важливе значення для створення новiтнiх систем швидкої дiагнос-
тики патогенних вiрусiв. Традицiйнi методики детекцiї вiрусiв застосовуються з викорис-
танням клiтинних культур, серологiчних методiв та методiв молекулярної бiологiї. Однак
iстотним недолiком даних методiв є значна тривалiсть детекцiї та складнiсть iнтерпретацiї.
Тому розробка методiв детекцiї, чутливих до цiльових речовин i мiкроорганiзмiв та лег-
ких у застосуваннi, є необхiдною для медичної дiагностики, клiнiчних аналiзiв i, особливо,
для використання у польових умовах. Саме тому створення нанобiосенсорiв на основi ор-
ганiчних молекул є перспективним напрямком, завдяки швидкостi їхньої роботи, простотi
у використаннi та можливостi проведення неперервного монiторингу. Ключовим моментом
у створеннi нанобiосенсорiв є пiдбiр та дiагностика оптичних та електричних властивостей
iммобiлiзацiйного носiя. Наприклад, селективне зв’язування бiомолекул з квантовими то-
чками на основi CdSe супроводжується надзвичайно малими збудженнями поверхнi напiв-
провiдника. Подiбнi особливостi забезпечують можливiсть створення нанобiосенсорiв для
паралельної та швидкої дiагностики наявностi декiлькох антигенiв. Останнiм часом досить
популярним є використання поверхневого плазмонного резонансу для швидкої детекцiї бiо-
молекул у розчинi. В основi цiєї методики — перетворення свiтла на поверхневу хвилю
вiльних електронiв на поверхнi плiвки металу, нанесеної на оксид кремнiю, яка є дуже чут-
ливою до особливостей поверхнi (наявнiсть нерiвностей або адсорбованих молекул), i за
її змiнами можна визначати особливостi взаємодiї дослiджуваної речовини з поверхнею.
Доволi часто також використовують поверхнево-модифiкований мезопористий кремнiй для
створення електронних систем детекцiї вiрусiв рослин.
У данiй роботi дослiджено поведiнку вiрусу тютюнової мозаїки (ВТМ) на поверхнях
золота та оксиду силiцiю методами зондової мiкроскопiї та рентгенiвської фотоелектронної
спектроскопiї.
74 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №3
Рис. 1. Схема експерименту
Рентгенiвськi фотоелектроннi спектри остових рiвнiв елементiв були отриманi на рент-
генiвському спектрометрi фiрми “JEOL”. Робочий вакуум пiд час експерименту стано-
вив 10−7 Па. Використовувалося випромiнювання магнiєвого аноду з енергiєю лiнiї Mg Кα
1253,6 еВ. Енергетична роздiльна здатнiсть становила 0,1 еВ. Калiбрування енергiй зв’язку
здiйснювалось по Au 4f-лiнiї 87,5 еВ.
При отриманнi рентгенiвських фотоелектронних спектрiв O 1s, C 1s, N 1s и Si 2p з “ку-
товою роздiльною здатнiстю” кут ϕ мiж нормаллю зразка та пучком становив 0◦, ±30
◦
(рис. 1).
Нанесення золота на поверхню монокристала силiцiю Si (111) здiйснювалося методом
термiчного напилення. Кювета з вольфрамового дроту з наважкою золота перебувала на
вiдстанi ∼ 7 см вiд поверхнi пластинки монокристала силiцiю. Струм, що проходив через
вольфрамову спiраль, становив 5 А впродовж всього часу напилення. Нанорельєф дослiд-
жували методом високороздiльної сканувальної тунельної (СТМ) та атомно-силової мiкро-
скопiї (САСМ) на приладi JSPM-4610. Вакуум в камерах тунельного та атомно-силового
мiкроскопа був не нижче 10−7 Па. Використовувався кантилевер на основi алмазних вусiв
та вольфрамове вiстря радiусом ∼ 5 нм, що дозволило отримати знiмки поверхнi з атомною
роздiльною здатнiстю.
Дослiдження проводилися при кiмнатнiй температурi. Температурне поверхневе змiщен-
ня не перевищувало 0,05 нм/с, що, за даних розмiрiв дослiджуваних дiлянок, не вплинуло
на отриманi результати.
Зображення поверхнi золота, одержанi методом атомно-силової мiкроскопiї, свiдчать про
кластерний механiзм формування нанорельєфу поверхнi золота при термiчному нанесеннi
на поверхню силiцiю (рис. 2, а). Ландшафт поверхнi визначається рiвномiрним нанесен-
ням наночасток золота на поверхню (рис. 2, а). Найбiльш характернi розмiри кластерiв
становили ∼ 40 нм та мали переважно сфероїдальну форму з незначними спотвореннями.
Нанесення вiрусiв тютюнової мозаїки (рис. 2, б ) та їх утримування на поверхнi протягом,
приблизно, 24 год з наступним видаленням шляхом змивання дистильованою водою супро-
воджувалося значними змiнами рельєфу поверхнi (рис. 3).
Спостерiгаються заглиблення продовгастої форми (рис. 3, а, б ), профiлi яких наведено
на рис. 3, в. Походження таких заглиблень нами не встановлено, однак, беручи до уваги
середню глибину заглиблень ∼ 2 нм та ширину ∼ 18 нм, що вiдповiдає дiаметру вiрусу,
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №3 75
Рис. 2. САСМ зображення: а — поверхнi золота, термiчно нанесеного на поверхню Si (111 ) (144× 144 нм2);
б — ВТМ на поверхнi золота
Рис. 3. САСМ зображення поверхнi золота пiсля видалення вiрiонiв ВТМ (стрiлка позначає область, профiль
якої наводиться)
можна припустити, що вони безпосередньо пов’язанi з капсидами ВТМ. Отриманий резуль-
тат є дуже важливим, зважаючи на низьку пасивацiю золота, i тому вимагає додаткових
дослiджень.
Наступним етапом роботи було дослiдження поведiнки вiрiонiв ВТМ на поверхнi квар-
цу. Пiсля 16 хв iонного травлення в атмосферi аргону за напруги 3 кВ та струму 30 мА
76 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №3
були отриманi рентгенiвськi фотоелектроннi спектри пластинки оксиду силiцiю. Спектри
карбону засвiдчили перерозподiл iнтенсивностей двох основних особливостей для рiзних ку-
тiв виходу фотоелектронiв. Пiк на 281,9 еВ характеризує взаємодiю карбону з силiцiєм та,
можливо, часткову взаємодiю з нiтрогеном, який присутнiй в зразку, що пiдтверджується
даними роботи [1]. Другий пiк на 284,1 еВ вiдображає взаємодiї C−C i C−H в пасивую-
чому шарi зразка або, можливо, в об’ємнiй матрицi, цей факт пiдтверджується даними
робiт [1–4]. Зменшення iнтенсивностi першого та збiльшення iнтенсивностi другого пiку по-
в’язане з глибиною виходу фотоелектронiв, яка при змiнi кута до 30◦ стає бiльшою для
шару, що пасивується (рис. 4).
Спектри О 1s не змiнюють свого положення при змiнi кута виходу фотоелектронiв (див.
рис. 4). Збiльшується лише iнтенсивнiсть спектра, що пов’язано з бiльшою часткою окси-
гену в поверхневому шарi. Положення пiку ∼ 532,3 еВ вiдповiдає сполуцi SiO2. Незначна
кiлькiсть нiтрогену в зразку, судячи зi спектра N 1s, вiдповiдає енергетичному положенню
нiтрогену в N−Si−C зв’язку, що пiдтверджується даними роботи [1]. Iнтенсивнiсть спектрiв
вiдображає їхню незначну частку в складi зразка. Спектри силiцiю вiдповiдають положен-
ню в оксидi силiцiю та не залежать вiд кута виходу фотоелектронiв.
Пiсля нанесення вiрусiв на пiдготовлену таким чином поверхню оксиду силiцiю форма
спектрiв карбону не зазнає значних змiн залежно вiд кута реєстрацiї фотоелектронiв. Спо-
стерiгається незначний вiдносний перерозподiл iнтенсивностi особливостей, якi спостерiга-
ються. Даний факт свiдчить про те, що товщина нанесеного шару бiльше глибини виходу
фотоелектронiв карбону. Основнi пiки спектрiв (див. рис. 4, спектри 3–5 ) бiля 286,0 еВ
характеризують взаємодiї C−O i C−N, цей факт пiдтверджується даними робiт [5–7], тодi
як низькоенергетична особливiсть (бiля 284,0 еВ) вiдображає взаємодiї C−C i C−H, якi
є характерними для iнтерфази, однак мають на порядок бiльшу iнтенсивнiсть, нiж сигнал
вiд пiдкладинки пiсля iонного травлення. Вiдповiдно, прояв цiєї особливостi пов’язаний
з вiрiонами, якi нанесенi на поверхню. Гранично слабкий сигнал Si 2p також характери-
зує майже повну iзоляцiю iнтерфази зразка для виходу фотоелектронiв. Змiщення енергiї
зв’язку Si 2p в дiлянку низьких енергiй ∼ 0,9 еВ свiдчить про надходження додаткової
електронної густини до атомiв силiцiю, яке, швидше за все, пов’язано з утворенням зв’язкiв
Si−C−O, що корелює з даними роботи [8]. Для кута −30
◦ спостерiгається незначне вiдхи-
лення спiввiдношення iнтенсивностей двох особливостей. При такому значеннi кута зростає
внесок поверхневих атомiв у форму спектра. Тому бiльш чiтко проявляються C−C та C−H
зв’язки вiрiонiв з матрицею. Бiльш чiтко це можна побачити на спектрах оксигену. При ку-
тах 0◦ та −30
◦ спостерiгається значне зростання iнтенсивностi особливостi на 529,0 еВ, яка
вiдповiдає зв’язку O−C, тодi як при кутi +30
◦, за якого зростає глибина виходу, особливiсть
на 529,0 еВ не проявляється. Це може бути пояснене тим, що за такої геометрiї експеримен-
ту фотоелектрони, що вiдображають зв’язок вiрiонiв з матрицею, не можуть пройти через
вiрiон та проявитися на спектрi. Таким чином, особливiсть на 529,0 еВ вiдображає зв’язок
вiрiону iз зразком (зв’язок Si−O−C).
Найбiльший ефект спостерiгається на спектрах нiтрогену (див. рис. 4). Особливостi на
399,4 еВ та 395,9 еВ вiдображають C=N та C−N зв’язки, вiдповiдно, що пiдтверджуєть-
ся даними роботи [6]. Енергетична невiдповiднiсть цих особливостей особливостям спектрiв
пiдкладинки пiсля травлення свiдчить про те, що данi особливостi характеризують в основ-
ному зв’язки всерединi вiрiонiв i майже не вiдображають станiв нiтрогену у пiдкладинцi.
Їхня гранично низька iнтенсивнiсть свiдчить про їхню низьку частку у складi вiрусного
бiлка (табл. 1). Характерна кутова залежнiсть пiка на 395,9 еВ характеризує C−N зв’язки
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №3 77
Рис. 4. Рентгенiськi фотоелектроннi спектри: 1 — пластина SiO2 пiсля травлення (3 кВ; 30 мА; 16 хв),
ϕ = 0◦; 2 — ϕ = +30◦; 3 — на протравлену пластину SiO2 нанесли ВТМ, ϕ = 0◦; 4 — ϕ = +30◦; 5 —
ϕ = −30◦; 6 — травлення зразка (1 кВ; 20 мА; 5 хв), ϕ = 0◦; 7 — травлення зразка (1 кВ; 20 мА; 5 хв),
ϕ = 0◦; 8 — ϕ = +30◦, де ϕ — кут мiж нормаллю зразка та пучком, який пiдлягав детекцiї
78 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №3
Таблиця 1. Атомнi частки елементiв у капсидi, геномi (РНК) та вiрiонi ВТМ
Частки елементiв, % (ат.) Капсид, % Геном (РНК), % Вiрiон, %
ω(C) 31,52 26,46 31,41
ω(H) 49,80 38,06 49,24
ω(N) 8,77 10,54 8,88
ω(O) 9,87 22,17 10,31
ω(S) 0,04 — 0,04
ω(P) — 2,77 0,12
з пiдкладинкою, тодi як особливiсть на 399,4 еВ не залежить вiд кута, оскiльки подвiйний
зв’язок C=N наявний лише у складi вiрiона, що пiдтверджується даними робiт [1, 9].
Перше iонне травлення нанесених вiрусiв за напруги 1 кВ та струму 20 мА протягом
5 хв призвело до суттєвих змiн структури спектрiв. Вiдбувається перерозподiл iнтенсивностi
мiж особливостями спектра карбону (див. рис. 4, спектр 6 ). Особливiсть на 284,4 еВ, що
вiдображає C−C та C−H зв’язки, стає iнтенсивнiшою, нiж особливiсть на 286,0 еВ, що
характеризує зв’язки типу C−O та C−N, цей факт пiдтверджується даними робiт [3, 4].
Слiд вважати, що вiдбувається часткове руйнування бiлка, i тому пiки, що характеризують
зв’язок вiрiонiв з матрицею, спостерiгаються бiльш чiтко.
Для спектра N 1s спостерiгається лише один пiк, iнтенсивнiсть якого дещо збiльшуєть-
ся. Його енергетична локалiзацiя не дозволяє однозначно вказати тип зв’язку, якому вiн
вiдповiдає. Швидше за все, це зв’язки C−Si−N, якi зазнали суттєвої модифiкацiї внаслiдок
нанесення вiрусу. У той же час, енергетичне положення пiка силiцiю у спектрi вiдображає
майже початкову ситуацiю до моменту нанесення вiрусу за винятком iнтенсивностi пiка, яка
майже у вiсiм разiв менша вiд початкової за рахунок проходження фотоелектронiв через
вiрiон. Таке положення пiка зумовлене тим, що кремнiй бере малу участь у модифiкацiї
поверхнi.
Менш за все змiнюється спектр оксигену, зберiгаючи як iнтенсивнiсть, так i положення
головного максимуму, що характернi для випадку (рис. 4, спектр 4 ).
Друге iонне травлення в режимi 1 кВ/20 мА протягом 5 хв призводить до переважання
особливостi бiля 284,3 еВ на спектрi карбону, яка характеризує зв’язки C−C та C−H. Особ-
ливiсть, яка вiдповiдає за взаємодiю C−O та C−N, є мало вираженою для рiзних кутiв
виходу, що свiдчить про те, що вiдбулося значне руйнування зв’язкiв у вiрiонi та на поверхнi
зберiгається плiвка, якiй властивi зв’язки мiж атомами карбону.
При цьому спектри нiтрогену мало модифiкуються; вiдбувається лише зростання iнтен-
сивностi до початкового значення, отриманого для пiдкладинки. Енергетичне положення
максимуму цього спектра дозволяє зробити висновок про те, що вiдбулася значна модифi-
кацiя поверхнi. Спектри силiцiю та оксигену демонструють стан, близький до SiO2.
Таким чином, внаслiдок нанесення ВТМ вiдбувається хiмiчна модифiкацiя поверхнi, яка
зберiгається пiсля видалення вiрусу. Спостерiгаються нанорозмiрнi заглиблення продовгу-
ватої форми, якi вiдповiдають формi вiрiонiв. Взаємодiя вiрiонiв з пiдкладинкою вiдбу-
вається, головним чином, за рахунок зв’язкiв Si−O−C. Змiна хiмiчних властивостей пiд-
кладинки визначається, переважно, утворенням C−C зв’язкiв на поверхнi. Взаємодiю вi-
рiонiв з пiдкладинкою характеризує C−N зв’язок, подвiйний зв’язок C=N наявний лише
у складi вiрiону.
1. Hao-Wen G., Zhu L., Zhang L. et al. Influence of NH3 plasma treatment on chemical bonding and water
adsorption of low-k SiCOH film // J. Microelectronic Engineering. – 2008. – 85. – P. 2114–2117.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №3 79
2. Chi-Ying L., Harbers G., Grainger D. et al. Fluorescence, XPS and ToF-SIMS Surface Chemical State
Image Analysis of DNA Microarrays // J. Am. Chem. Soc. – 2007. – 129 (30). – P. 9429–9438.
3. Antonino S., Venera A., Filippo G. et al. Layer uniformity in glucose oxidase immobilization on SiO2
surfaces // Appl. Surface Science. – 2007. – 253(23). – P. 9116–9123.
4. Polzonetti G., Battocchio C., Dettin M. et al. Self-assembling peptides: a combined XPS and NEXAFS
investigation on the structure of two dipeptides Ala-Glu, Ala-Lys // Materials Science and Engineering. –
2008. – 28(2). – P. 309–315.
5. Majumder S., Priyadarshini M., Subudhi U. et al. X-ray photoelectron spectroscopic investigations of
modifications in plasmid DNA after interaction with Hg nanoparticlec // J. Applied Surface Science. –
2009. – 256(2). – P. 438–442.
6. Jing N., Weidong W., Xin J. et al. Bonding structure of a-CNx: H films obtained in methane-nitrogen
system and its influence on hardness // Thin Solid Films. – 2008. – 516(21). – P. 7422–7426.
7. Koji F., Naoto S., Yoshiko M. α-Man monolayer formation via Si−C bond formation and protein recogni-
tion // Ibid. – 2009. – 518(2). – P. 699–702.
8. Shou-Yong J., Heon-Ju L., Chi K. Chemical Bond Structure on Si−O−C Composite Films with a Low Di-
electric Constant Deposited by Using Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition // J. Korean
Phys. Society. – 2002. – 41(5). – P. 769–773.
9. Sakandar R. Quantum Dot Encoded Magnetic Beads for Multiplexed Fluorescence Biosensing // University
of Glasgow Theses Service, PhD thesis. – Glasgow: University of Glasgow, 2010.
Надiйшло до редакцiї 23.06.2010Iнститут металофiзики iм. Г.В. Курдюмова
НАН України, Київ
V.L. Karbivsky, V. H. Kasiyanenko, N.A. Kurgan, V. V. Vishnyak,
N.O. Zueva, Academician of the NAS of Ukraine A. P. Shpak
Behavior of tobacco mosaic virus on Au and SiO2 surfaces
We used probe microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy to study the interaction of tobacco
mosaic (TMV) virions with Au and SiO2 surfaces. Mechanisms of TMV virions interaction with
the surface of substrates and formation of chemical bonds between a TMV virion and the surface are
determined. It is found that a chemical modification of the surface which remained after the TMV
removal occurs due to the TMV deposition. Nano-sized cavities of prolate form which correspond to
the shape of virions are observed. Virion interaction with the substrate occurs predominantly at the
expense of Si−O−C bonds. The change of chemical properties of the substrate is mainly determined
by the formation of C−C bonds on its surface. The virion-substrate interaction is characterized by
the C−N bond, and the C=N bond is present only in virions.
80 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №3
|