lewy róg Logo Instytutu Fizyki UMCS niemożliwe możliwym! Logo Instytutu Fizyki UMCS prawy róg

Strona główna » Aktualności

Konwersatorium Instytutu Fizyki


KONWERSATORIUM INSTYTUTU FIZYKI UMCS

9.04.2009 r., godz. 1115, Aula IF im. St. Ziemeckiego

Dr hab. Sebastian Maćkowski
(Instytut Fizyki, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu)

"Spektroskopia optyczna pojedynczych kompleksów fotosyntetycznych"

      
     Spektroskopia optyczna pojedynczych nanostruktur dostarcza często unikalnych informacji, niedostępnych dla innych metod pomiarowych. Stanowi ona zatem niezwykle użyteczne narzędzie badawcze pozwalające na dogłębne zrozumienie mechanizmów i procesów fizycznych zachodzących w nanoświecie. Potencjał technik spektroskopii optycznej w badaniach nanoświata zostanie przedstawiony na przykładzie badań fotosyntetycznych kompleksów białkowych.

     Pierwsza cześć prezentacji poświęcona będzie metodzie spektroskopii pojedynczych molekuł i zastosowaniu tej techniki pomiarowej do badania fluorescencji kompleksu białko -pigment o nazwie PCP (peridinin-chlorophyll a-protein), odpowiedzialnego za absorpcje światła słonecznego w procesie fotosyntezy w algach Amphidinium carterae. Kompleks ten jest przykładem względnie prostej biocząsteczki, gdyż jego fluorescencja pochodzi zaledwie od dwóch cząsteczek chlorofilu. Uzyskane wyniki wskazują, że oddziaływanie miedzy obiema cząsteczkami chlorofilu jest bardzo słabe, rzędu 10 cm-1, co pozwala na niezależną obserwacje świecenia pochodzącego z każdego z nich. Dodatkową zaleta tego systemu jest łatwość rekonstytucji struktury białkowej innymi występującymi w przyrodzie typami chlorofilu. W ten sposób możliwe jest uzyskanie kompleksu, w którego skład wchodzą dwie różne chemicznie cząsteczki chlorofilu (na przykład chlorofil a i chlorofil b). Dzięki technice spektroskopii pojedynczych molekuł możliwe było opisanie mechanizmu przekazu energii w tego typu układach a także powinowactw charakteryzujących tworzenie się monomerów z określonym typem chlorofilu.

     W drugiej części prezentacji omówione zostaną wyniki pomiarów struktur hybrydowych złożonych z kompleksów fotosyntetycznych PCP i nanocząstek metalicznych. Dzięki wzbudzeniu plazmonowemu występującemu w nanocząstkach metalicznych zmieniają się dramatycznie własności optyczne znajdujących się w ich pobliżu dipoli. Najważniejszą obserwacją było silne wzmocnienie fluorescencji pochodzącej od chlorofilu znajdującego się kompleksie PCP oddziałującym ze wzbudzeniem plazmonowym w nanocząstkach srebra o rozmiarach od 70 do 140 nm. Rezultaty eksperymentów przeprowadzonych na poziomie całego zespołu bardzo dobrze zgadzają się z tymi otrzymanymi przy pomocy spektroskopii pojedynczych układów hybrydowych Interpretacja wyników uzyskanych dla nanocząstek srebra zakłada, że decydujący wkład do efektu wzmocnienia fluorescencji pochodzi ze wzrostu wydajności absorpcji przez pigmenty wchodzące w skład kompleksu fotosyntetycznego. Okazuje się także, że obecność cząstek metalu w pobliżu struktury białkowej nie wpływa negatywnie na funkcjonalność kompleksu fotosyntetycznego. Otwiera to drogę do konstrukcji układów hybrydowych, zawierających naturalne kompleksy fotosyntetyczne oraz nanocząstki metaliczne o zadanej geometrii, w celu bardziej wydajnego pozyskiwania światła słonecznego.




_____________________
        Uprzejmie zapraszam wszystkich pracowników, doktorantów i studentów Instytutu Fizyki.
                                                                                                 Zbigniew Korczak