Jacquet M, Izzo M, Osella S, Kozdra S, Michałowski PP, Gołowicz D, Kazimierczuk K, Gorzkowski MT, Lewera, A, Teodorczyk, M, Trzaskowski B, Jurczakowski R, Gryko DT, Kargul J (2021) Development of a universal conductive platform for anchoring photo- and electroactive proteins using organometallic terpyridine molecular wires. Nanoscale, w druku.
https://doi.org/10.1039/D0NR08870F
Budowa wydajnego, przewodzącego interfejsu pomiędzy elektrodami a elektroaktywnymi białkami jest głównym wyzwaniem dla konstrukcji wydajnych nanourządzeń typu ‘sztuczny liść’ czy biosensor. Jako duży krok w kierunku osiągnięcia tego ambitnego celu opisujemy w prestiżowym czasopiśmie RSC Nanoscale racjonalne podejście do utworzenia wysoce przewodzącego interfejsu opartego na metaloorganicznych drutach terpirydynowych (TPY) tworzących jednorodną i dobrze zorganizowaną monowarstwę samoorganizującą się (tzw. SAM) na przezroczystej elektrodzie przewodzącej zbudowanej z tlenku cyny indu (ITO). Po raz pierwszy pokazujemy, że układ TPY-ligand-SAM może być z powodzeniem wykorzystany jako uniwersalna platforma do specyficznego i stabilnego zakotwiczenia modelowego elektroaktywnego białka (cytochromu c). Nanosystem ITO-TPY opisany w RSC Nanoscale, nawet bez biotycznego elektroaktywnego komponentu, generuje fotoprądy, których gęstości są 30-krotnie wyższe od tych uzyskanych dla czystych elektrod ITO oraz 2-krotnie wyższe od najlepiej działających elektrod funkcjonalizowanych biofotokatalizatorami, takimi jak fotosystem I. Utworzenie racjonalnie zaprojektowanej uniwersalnej platformy chemicznej do nanostrukturyzacji elektroaktywnych białek opisany w naszych badaniach stanowi istotny postęp w konstrukcji wydajnych nanosystemów wymagających wysokiego stopnia precyzyjnej organizacji supramolekularnej, jak również wydajnego transferu ładunku pomiędzy fotokatalizatorami i różnymi rodzajami materiałów elektrodowych.
Co ważne, wysoce przewodzący nanosystem fotoaktywny opisany w naszych badaniach jest w pełni oparty na nietoksycznych i szeroko dostępnych pierwiastkach i działa w wodnym elektrolicie bez zewnętrznych mediatorów, co czyni go atrakcyjnym dla przyszłego rozwoju zrównoważonych urządzeń typu “sztuczny liść” i biosensorów.
Nasze interdyscyplinarne badania eksperymentalne i teoretyczne były prowadzone pod kierunkiem prof. Joanny Kargul, z dr Margot Jacquet jako wiodącym autorem (Solar Fuels Lab, CeNT UW), a uczestniczyło w nim kilka grup z Wydziału Chemii/ CNBCh UW (kierowanych przez Rafała Jurczakowskiego i Adama Lewerę), CeNT UW (kierowanych przez Bartosza Trzaskowskiego i Krzysztofa Kazimierczuka), Instytutu Chemii Organicznej PAN (kierowanej przez Daniela Gryko) oraz Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych/ Sieć Badawcza Łukasiewicz (kierowanych przez Pawła P. Michałowskiego i Mariana Teodorczyka).
Linki do artykułu Open Access w RSC Nanoscale:
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/NR/D0NR08870F#!divAbstract
