Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




предыдущая главасодержаниеследующая глава

3. Проводниковые и полупроводниковые матрицы для иммобилизованных ферментов

Общий подход к осуществлению прямого переноса электронов активный центр фермента - электрод заключается в использовании для иммобилизации ферментов матриц проводникового и полупроводникового характера. Из общих соображений можно думать, что при включении ферментов в полимерную матрицу, обладающую высокой электронной проводимостью, могут быть реализованы условия, обеспечивающие безбарьерный перенос электронов или перенос электрона на матрицу электрода с небольшим активационным барьером. В настоящее время известны способы, позволяющие иммобилизовать ферменты на носители, обладающие электронной проводимостью. Одним из наиболее перспективных материалов для создания электрокатализаторов на основе иммобилизованных ферментов является углерод. Для создания электродов с большой поверхностью перспективна высокодисперсная сажа, на которую возможна адсорбционная иммобилизация ферментов. В ряде случаев, адсорбция фермента на поверхности сажи практически необратима. С использованием различных связующих из сажи может быть сформован высокопористый электрод, обладающий большой поверхностью. На этой основе нами созданы водородный и кислородный электроды с иммобилизованными гидрогеназой и лакказой (см. ниже).

Большим классом потенциальных носителей при создании биоэлектрокатализаторов являются органические полимерные полупроводники. Электропроводность полупроводниковых полимеров может варьироваться в широких пределах от 10-15 до 104 Ом-1⋅см-1 и приближаться к электропроводности металлов (рис. 63). С точки зрения иммобилизации ферментов интерес представляют различные классы органических полупроводников.

Рис. 63. Электропроводность различных систем
Рис. 63. Электропроводность различных систем

Полимеры с системой сопряженных связей, обладающие длинной цепью сопряжения, характеризуются сравнительно высокими значениями электропроводности. В первом приближении энергию активации электропроводности можно представить в виде

Еа = 19(n+1)/n2 (эВ). (4.16)

и Еа должна заметно падать с увеличением степени полимеризации n. Для некоторых систем зависимость (4.16) наблюдается экспериментально [538]. Наиболее высокая электропроводность из всех исследованных полиенов наблюдается для транс-полиацетилена (σ = 10-3 Ом-1⋅см-1). Ряд факторов, таких как чередование связей по длине, высокий барьер для переноса электрона между полимерными цепями, обрыв сопряжения в цепи за счет искажения компланарности связи, приводит к тому, что электропроводность полимеров выходит на предельное значение [538].

С точки зрения механизма переноса электрона полимеры представляют собой электронно-неоднородные системы, в которых области полиспоряжения, характеризуемые "металлической" проводимостью, разделены диэлектрическими участками. Перенос электронов через диэлектрические участки определяет общий барьер электронного транспорта. Авторами [540] были оценены размеры диэлектрических прослоек и областей полиспоряжения.

Возрастание электропроводности в полимерах наблюдается при образовании комплексов с переносом заряда (КПЗ) [541]. (Предельный случай сильных КПЗ - ион-радикальные пары). В системах с КПЗ, так же как и в системах с полиспоряжением, электропроводность обеспечивается за счет π-электронов, однако в системах с КПЗ делокализация π-электронов происходит перпендикулярно плоскостям упакованных в "пачки" молекул [542].

Согласно работе [538] механизм проводимости обусловлен радикальным диспропорционированием в "пачках", состоящих из доноров и акцепторов электрона. Величина межплоскостного расстояния в такого рода электронных проводниках не должна превышать 3,35 Å.

При использовании полимерных донора и акцептора в работе [544] удалось получить полимерные пленки с очень высокими значениями электропроводности (до 103 Ом-1⋅см-1).

Классическим примером проводников, действующих по ион-радикальному механизму, являются соли на основе тетрацианохинодиметана (TCNQ).

Проводимость в таких системах обычно связывают с образованием КПЗ между молекулами TCNQ.

В настоящее время известно много солей TCNQ с полимерными катионами. Наибольшее значение электропроводности (σ = 1,2⋅102 Ом-1⋅см-1) получено для сложной соли TCNQ с поли-2-винилпиридином [538]. В нашей работе для иммобилизации ферментов были использованы полимеры на основе полисопряженных цепей и на основе радикал-ионных пар TCNQ.

(4.17)
предыдущая главасодержаниеследующая глава



ИНТЕРЕСНО:

Биохимической реакцией будут управлять с помощью света

Новый композитный материал позволит получать чистый водород из метана

Новое соединение вольфрама и бора станет материалом рекордной твердости

Японские химики синтезировали «нано-Сатурн»

Учёные создали «невозможные» нитриды простым способом

Искусственный интеллект научили составлять молекулы

Ученые научились наблюдать за сверхбыстрыми химическими процессами

Почему на Западе периодическую таблицу никак не связывают с именем Менделеева

Люминесцентные наночастицы открыли новый этап в истории дактилоскопии

Нобелевская премия по химии присуждена за развитие криоэлектронной микроскопии

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'