Вплив нуклеїнових кислот на окислення та фотолюмінесценцію поруватого кремнію

Shevchenko, V. B., Datsenko, O. I., Kravchenko, V. M., Makara, V. A., & Prorok, V. V. (2019). Effect of Nucleic Acids on Oxidation and Photoluminescence of Porous Silicon. Journal of Nano- and Electronic Physics, 11(3), 03005–1–03005–5. https://doi.org/10.21272/jnep.11(3).03005

В роботі здійснювалася модифікація поверхні поруватого кремнію водними розчинами нуклеїнових кислот та вивчався вплив такої модифікації на інтенсивність його фотолюмінесценції. Показано, що обробка поруватого кремнію водними розчинами нуклеїнових кислот призводить до зростання інтенсивності його фотолюмінесценції, причому для ДНК зміни є більшими ніж для РНК (гомополімер полі(А)). За допомогою інфрачервоної спектроскопії було виявлено, що в присутності нуклеїнових кислот на поверхні кремнію формується значно більша кількість зв’язків Si-O ніж в дистильованій воді. Встановлено, що концентрація молекулярного кисню в розчині ДНК слабо впливає на фотолюмінесценцію поруватого кремнію, в той час як опромінення оброблених розчинами ДНК зразків поруватого кремнію видимим світлом сприяє зростанню інтенсивності його фотолюмінесценції. Стимульований нуклеїновими кислотами ефект зростання фотолюмінесценції поруватого кремнію пояснюється потоншенням кремнієвого скелету, в результаті чого згідно з квантово-розмірною моделлю його фотолюмінесценції, ймовірність випромінювальних переходів зростає. Причиною цього може бути підсилення процесів розчинення і, особливо, окиснення кремнію в водному розчині нуклеїновими кислотами. Були запропоновані два шляхи впливу нуклеїнових кислот на зазначені процеси. По-перше, підсилення корозії поруватого кремнію поліаніонами, якими є нуклеїнові кислоти у водному розчині. По-друге, підвищена концентрація активних форм кисню в водних розчинах нуклеїнових кислот, генерація яких відбувається під впливом видимого світла. Останнє вважається основною причиною окислення поруватого кремнію. Представлені результати роботи можуть бути корисними для створення біосенсорів на основі поруватого кремнію.