Анотація до роботи:

Баторі-Тарці З.І. Модифікація оптичних властивостей плівкових структур на базі бактеріородопсину. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 - фізика напівпровідників та діелектриків. - Ужгородський Національний Університет, Ужгород, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню оптичних властивостей світлоадаптованих діелектричних плівкових нанокомпозитних структур на базі бактеріородопсину. Розроблено серію плівкових структур бактеріородопсину нового складу з вмістом нітроген-, галоген- та сульфурвмісних сенсибілізуючих речовин та визначені їх оптичні пара-метри. Показано, що введенням сенсибілізуючих речовин можна змінювати оптичні властивості плівкових структур на базі бактеріо-родопсину в широких межах. Проведено абсорбційно-кінетичні дослідження плівкових структур бактеріородопсину та вивчено вплив сенсибілізуючих речовин на фотоцикл бактеріородопсину. Запропоновано механізм дії сенсибілізуючих речовин на оптичні властивості плівкових структур на базі бактеріородопсину. Досліджено кінетику оптичного погли-нання плівкових структур на базі бактеріородопсину на трьох довжинах хвиль та побудовано кінетичну модель фотоциклу БР. Виявлено, що кінетика оптичного поглинання плівкових структур БР з вмістом сенсибілізуючих речовин та без них в залежності від вологості різниться за характером. Розглянуто можливість практичного використання плівкових нанокомпозитних структур бактеріородопсину в області оптоелектроніки.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення й нове вирішення наукової задачі, яка полягає в модифікації часових параметрів фотоциклу бактеріородопсину, в дослідженні механізму впливу дії сенсибілізуючих речовин на кінетику його фотоциклу для одержання діелектричних плівкових нанокомпозитних структур на базі бактеріородопсину з заданими властивостями, подано рекомендації щодо їх використання в оптоелектроніці.

Одержано суспензію пурпурних мембран, що містить бактеріородопсин, та розроблено низку світлочутливих плівкових структур нового складу на основі бактеріородопсину із вмістом нітроген-, галоген- та сульфурвмісних речовин і виявлено, що сенсибілізуючі речовини, введені в склад плівкових структур на базі бактеріородопсину, змінюють оптичні параметри цих структур в широких межах: сенситометричну чутливість S₅₇₀ від 3.9 10^-3 до 5410^-3 м² / Дж; S₄₁₂ від 1.410^-3 до 2410^-3 м² / Дж; коефіцієнт участі молекул БР у фотоциклі k₄₁₂ від 10.7 до 48 %; та напівперіод життя t_1/2 на довжині хвилі 412 нм від 3 до 295 с при збудженні неперервним світлом.

Виявлено, що кінетика оптичного поглинання інтермедіату М у плівках на базі бактеріородопсину з вмістом сенсибілізуючих речовин та без них в залежності від вологості при довжині хвилі 410 нм, різниться за характером.

Показано, що желатинова матриця не впливає на кінетику фотоіндукованих процесів молекули бактеріородопсину, а релаксація інтермедіату М у плівкових структурах БР без матриці протягом 180 с є наслідком дії опромінення плівкових структур БР неперервним променем, а не впливу полімерної матриці, як це вважалося раніше.

Запропоновано механізм дії сенсибілізуючих речовин на функціонування молекули бактеріородопсину в плівкових структурах на його базі: сенсибілізуючі речовин вступають в мережу акцепторів протону, що відривається від Шиффової основи молекули БР при збудженні квантом світла з зовнішньо клітинної сторони, перерозподіляючи густину зарядів у каналі переносу протону молекули бактеріородопсину й приймають участь у реверсивній затримці протону Шиффової основи;

Побудовано модель фотоциклу бактеріородопсину, згідно якої молекула БР в результаті збудження утворюючи інтермедіати К та L переходить в найдовготривалий інтермедіат фотоциклу, в інтермедіат М₁, після чого повертається безпосередньо в початкову форму БР₅₇₀, минаючи інтермедіат – М₂, N та О. За допомогою комп’ютерної програми вперше одержано дані про концентрації інтермедіатів протягом фотоциклу БР у плівкових структурах на базі БР з вмістом ТЕА. Показано, що внаслідок впливу введеного ТЕА в склад плівкових структур на базі БР відбувається зміщення рівноваги інтермедіатів фотоциклу БР: концентрація інтермедіату М зростає, а концентрація інтермедіатів К, L та БР зменшується.

Розглянуто можливість практичного використання плівкових структур на базі БР в області оптоелектроніки: в якості динамічного фотохромного середовища для запису оптичної інформації, активних елементів, як то: просторово-часового модулятора світла в видимій області спектра, хвилеводного селектора оптичних мод, датчика вологості тощо, які у порівнянні з відомими характеризуються практично необмеженою циклічністю.

Публікації автора:

1. Бандровская И.К., Батори-Тарци З.И., Корпош О.И., Фролова Н.П. Модифікація кінетики фотоциклу бактеріородопсину // Український фізичний журнал. – 2001. –Т.46, №2. – С.161-164.

2. Batori-Tartsi Z., Ludmann K. Chemically modified Bacteriorhodopsin Based Photosensitive Material for Optoelectronic Application // Bioelectronic Application of Photochromic Pigments. NATO Science Series. Series1: Life and behavioral Science. –Szeged. - 2001. - Vol.335. – P.137-148.

3. Batori-Tarsi Z., Ludmann К., Vr Gy. The effect of chemical additives on the bacteriorhodopsin photocycle // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. – 1999. – Vol.49. –P.192-197.

4. Шевера В.С., Бандровська I.К., Шершун Ю.Д., Баторі -Тарцi З.I., Шуаибов О.К., Дащенко А.Й., Шевера Ф.С., Фельцан О.П. Експериментальне дослідження індукованої фотолюмінесценції плівок на основі бактерiородопсину // Укр. фiз. журн. - 1997. - Т. 42, № 9, - С.1136-1138.

5. Bandrovskaja I.K., Shershun Yu.D. Batori-Tartsi Z.I., Frolova N.P., Korposh O.I., Sharkany J.P. Special photochrome material on the base of bacteriorhodopsin // SPIE – The International Society for Optical Engineering. International Conference on Optical Storage, Imaging, and Transmission of Information. - Kiev. - 1996. –P. 91-94.

6. Kikineshy A., Bathori-Tarczy Z., Sharkany Y. Materials and devices for fiber optic sensors // Multichip Modules with Integrated Sensors. NATO ASI Series. Series 3. High Technology. - Budapest. - 1995. –Р.181-184.

7. Бандровская И.К., Шершун Ю.Д., Склянкин А.В., Батори-Тарци З.И., Шаркань И.П. О возможности использования фотоиндуцированных изменений оптических параметров пленок на основе бактериородопсина в интегральной оптике // Полупроводниковые материалы и устройства на их основе для оптоэлектроники. Киев. – 1991, - С. 133-136.

8. Бандровская И.К., Зинзиков Б.Н., Ратушняк С.Н., Склянкин А.В., Батори-Тарци З.И., Шершун Ю.Д. Влияние азотосодержащих добавок и смачивателя на оптические свойства бактериородопсина. // Метрологическое обеспечение производства и контрольно-измерительная техника. - Ужгород - 1988. - № 6. – С.15-18.

9. Способ получения пленок бактериородопсина: А.с. 1678919 СССР МКИ С 30 В 7/12 29/58 И.К. Бандровская, Ю.Д. Шершун, А.В. Склянкин, З.И. Батори-Тарци, О.И. Корпош, И.П. Шаркань (СССР) - № - 4707281/26, заявлено 19.06.89; Опубл. 23.09.91. Бюл. № 35. – 3 с.

10. Фотохромний матеріал на основі бактеріородопсину (ФХМБР). ТУ У 02070832.007-97. від 25.12.1997 на базі А.с. 1565019 СССР.

11. Плівкові структури фотохромного матеріалу бактеріородопсину (ФХМБР). ТУ У 02070832.008 – 97. від 25.12.1997 на базі А.с. 1678919 СССР.

12. Bandrovska I.K., Batori-Tartsi Z.I., Grabar A.A., Korposh O.I., Frolova F.N.N., Sharkany J.P. Photosensitive Media on the Base of Bacteriorhodopsin // 5^th International Conference on Organic Nonlinear Optics. - Davos. Switzerland. – 2000. - E2.

13. Batori-Tartsi Z., Ludmann K., Vr Gy. The effect of chemical additives on Bacteriorhodopsin photocycle // 9^th International Conference on Retinal Protein. - Szeged, Hungary. - 2000. –P.67.

14. Bandrovskaya I.K., Frolova N.P., Korposh O.I., Batori-Tartsi Z.I. Materials for the holographic recording of an information //International Conference “Advanced Materials” . – Kiev. – 1999. – P.82.

15. Shevera V.S., Batori-Tartsi Z.I., Frolova N.P., Shuaibov O.K., Dashchenko A.J. Photoinduced luminescence of the films on the base of bacteriorhodopsin and chalcogenide semiconductor // SPIE International Conference on Optical Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro-, and Quantum Electronics. Kiev OPTDIM' 97. –Kiev. - 1997. –С. 116.

16. Bathori-Tarczy Z., Korposh O., Frolova N., Jarosh V. Modification of properties of light-sensitive bacteriorhodopsin layers // International workshop on advanced Technologies of multicomponent solid films and structures. - Uzhgorod. - 1994. – Р.53-54.

17. Bathori-Tarczy Z., Shershun Y., Bandrovskaja I., Sharkany J., Tsyoma J. Activization of bacteriorhodopsin molecules functional ability // International workshop on advanced Technologies of multicomponent solid films and structures. - Uzhgorod. - 1994. –Р.55-56.

18. Бандровская И.К., Шершун Ю.Д., Батори-Тарци З.И., Корпош О.И., Ярош В.В., Фролова Н.П., Шаркань И.П., Мицнер Б.И. Защитный слой тонкопленочных структур бактериородопсина // Мат. доп. VI Української конференції "Фізика I технологія тонких плівок складних напівпровідників" . –Ужгород. - 1992. - С.213-215.

19. Bakteriorodopszin-alapanyag fotochrom rtegek. Bthori Trczy Z., Srkany J., Bandrovszkaja I., Sersun J., Korpos O., Jaros V. // Tudomnyos tallkoz. - Budapest. - 1992, - Р.110-112.

20. Бандровская И.К., Батори-Тарци З.И., Суховия М.И. Изменение спектральных характеристик бактериородопсина при воздействии ультрафиолетового излучения // VII Конференция по спектроскопии биополимеров. – Харьков.– 1991. – C.22-23.

21. Бандровская И.К., Шершун Ю.Д., Батори-Тарци З.И., Ярош В.В., Корпош О.И. Волноводные структуры на основе бактериородопсина // Тези докл. I. Всесоюзной конференции по интегральной оптике. - Ужгород. - 1991. – С.38.