eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
Выпуск #5/2024
М. Е. Степанов, У. А. Хохрякова, Т. В. Егорова, К. А. Магарян, А. В. Наумов
Проливая свет на ДНК-оригами. Применения в фотонике
Проливая свет на ДНК-оригами. Применения в фотонике
Просмотры: 870
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.5.398.405
Фотоника и ДНК-нанотехнологии удачно дополняют друг друга благодаря возможности использования ДНК-наноструктур для создания сложных нано-оптических систем. Яркие примеры такого сотрудничества можно найти при применении метода ДНК-оригами к задаче создания элементной базы фотоники: контролируемая манипуляция световыми полями диктует высокие требования к точности размещения элементов (наномасштаб), которым можно удовлетворить, адресно прикрепляя желаемые нанообъекты к свернутой требуемым образом молекуле ДНК. В данном обзоре, завершающим цикл работ по применению ДНК-оригами, мы рассмотрим несколько успешных примеров подобного рода сотрудничества.
Фотоника и ДНК-нанотехнологии удачно дополняют друг друга благодаря возможности использования ДНК-наноструктур для создания сложных нано-оптических систем. Яркие примеры такого сотрудничества можно найти при применении метода ДНК-оригами к задаче создания элементной базы фотоники: контролируемая манипуляция световыми полями диктует высокие требования к точности размещения элементов (наномасштаб), которым можно удовлетворить, адресно прикрепляя желаемые нанообъекты к свернутой требуемым образом молекуле ДНК. В данном обзоре, завершающим цикл работ по применению ДНК-оригами, мы рассмотрим несколько успешных примеров подобного рода сотрудничества.
Теги: гиперусиленное комбинационное рассеяние света днк-нанотехнологии днк-оригами локализованный поверхностный плазмонный резонанс (lspr) люминесценция микрорезонатор микроскопия сверхвысокого разрешения наноскопия наноструктуры плазмоника поверхностно-усиленное крс (sers) эффект парселла
Проливая свет на ДНК-оригами. Применения в фотонике
М. Е. Степанов 1, У. А. Хохрякова 1, Т. В. Егорова 1, К. А. Магарян 1, А. В. Наумов 1, 2
Московский педагогический государственный университет (МПГУ), Москва, Россия
Физический институт им. П. Н. Лебедва РАН, Троицкое обособленное подразделение (ТОП ФИАН), Москва, Троицк, Россия
Фотоника и ДНК-нанотехнологии удачно дополняют друг друга благодаря возможности использования ДНК-наноструктур для создания сложных нано-оптических систем. Яркие примеры такого сотрудничества можно найти при применении метода ДНК-оригами к задаче создания элементной базы фотоники: контролируемая манипуляция световыми полями диктует высокие требования к точности размещения элементов (наномасштаб), которым можно удовлетворить, адресно прикрепляя желаемые нанообъекты к свернутой требуемым образом молекуле ДНК. В данном обзоре, завершающим цикл работ по применению ДНК-оригами, мы рассмотрим несколько успешных примеров подобного рода сотрудничества.
Ключевые слова: ДНК-нанотехнологии, ДНК-оригами, наноструктуры, плазмоника, микроскопия сверхвысокого разрешения, наноскопия, люминесценция, эффект Парселла, микрорезонатор, гиперусиленное комбинационное рассеяние света, поверхностно-усиленное КРС (SERS), локализованный поверхностный плазмонный резонанс (LSPR)
Статья получена: 12.12.2023
Статья принята:19.01.2024
Введение
Переход на наноразмерные объекты произвел революцию, вероятно, во всех естественно-научных и технических исследованиях и разработках за последние полвека. При этом своим успехом наночастицы обязаны тому факту, что именно в нанометровом диапазоне размеров даже при комнатных температурах начинают проявляться уникальные свойства вещества: вступают в силу квантовые законы, а определяющую роль в условиях уменьшающегося объема начинает играть поверхность. Кроме того, наномасштаб соответствует естественному размеру многих окружающих нас природных объектов и явлений, начиная с живой клетки (~10 мкм) и входящих в ее состав компонент (свернутые в глобулы молекулы белков, ДНК ~10 нм), заканчивая длинами волн света видимого диапазона (~500 нм), что делает наночастицы привлекательными для биомедицины и оптики. Однако это только начало истории: уникальное поведение индивидуальных нанообъектов, являясь лишь вершиной айсберга, скрывает под собой огромный мир, возникающий при рассмотрении взаимодействия нанообъектов друг с другом. При этом во многом подобно тому, как высокая температура маскирует сверхпроводимость металлов, неоптимальная геометрия скрывает и усредняет возможности, лежащие во взаимном влиянии наночастиц друг на друга. В данном обзоре, являющемся продолжением работ [1, 2], мы попробуем проследить на нескольких примерах, как современный метод ДНК-оригами, заключающийся в контролируемой самосборке молекул ДНК произвольной геометрии, подробно рассмотренный в [1, 2], позволяет адресно размещать наночастицы вдоль молекулы ДНК, добиваясь уникальных оптических свойств ансамблей наночастиц в различных областях фотоники.
2. Применения в фотонике
Многочисленные исследования показывают, что электромагнитные поля могут взаимодействовать с металлами особенным образом, возбуждая в них коллективные колебания свободных электронов – плазмоны [3]. В случае, когда пространство для движения электронов ограничено размерами наночастиц, явление принимает отчетливо резонансный характер, зависящий от формы и размера частиц, и называется локализованным поверхностным плазмонным резонансом (localized surface plasmon resonance, LSPR).
Эффект можно усилить, если принять во внимание, что плазмоны, являясь наведенными колебаниями заряда наночастиц, создают собственные поля вблизи их поверхности – эванесцентные волны. Эти волны экспоненциально затухают на расстояниях в десятки нанометров (зависит от длины волны падающего света), но, если вторая частица окажется в эванесцентном поле первой, взаимодействие между ними может приводить к значительной концентрации энергии поля в зазоре между частицами – возникновению так называемых горячих точек (hot spots). Резонансный характер явления при этом сохраняется, а его параметры начинают зависеть от геометрии следующего уровня, а именно – от взаимного расположения наночастиц. Системы плазмонных наночастиц иногда называют наноантеннами [4].
Если разместить в горячей точке какой-либо излучающий центр (органический краситель, квантовую точку, центр окраски и др.), за счёт увеличения локальной плотности оптических состояний, можно добиться значительной модификации его оптического ответа (эффект Парселла), причем ответ унаследует сильную зависимость от расположения. Таким образом, умение контролируемо и точно размещать нанообъекты часто имеет первостепенное значение для применений в фотонике, поскольку в случае случайного размещения поведение ансамблей усредняется по всем возможным расположениям, маскируя интересные эффекты. Метод ДНК-оригами позволяет воспроизводимо достигать точного адресного размещения практически любых нанообъектов, чем обеспечивает возможность наблюдения целого ряда красивых оптических эффектов. Ниже мы рассмотрим несколько отдельных примеров, иллюстрирующих богатые возможности метода.
Поиск эффективных путей передачи энергии света на субдифракционном масштабе является актуальной задачей фотоники. В работе [5] была продемонстрирована возможность использования ДНК-оригами для изготовления плазмонного нановолновода, передающего энергию с малыми потерями на нанометровых расстояниях (рис. 1a). Для этого на прямой размещались две 40‑нанометровые сферические золотые наночастицы (Au-Au) на расстоянии 38 нм, слишком большом для их связи через взаимодействие эванесцентных полей, так что частицы рассеивали внешний свет независимо. При добавлении в зазор между золотыми частицами 30‑нанометровой серебряной частицы (в тримерах Au-Ag-Au) возникал обмен энергией с малыми потерями, регистрируемый по изменениям в спектре рассеяния. В работе был предложен механизм передачи энергии – через нерезонансное наведение суперпозиции плазмонных мод в промежуточной частице, служившей, таким образом, эффективным плазмонным передатчиком взаимодействия.
Не менее важной задачей фотоники является изготовление усилителей сигналов рассеяния молекул (гигантское комбинационное рассеяние, ГКР, или surface-enhanced Raman scattering, SERS), поскольку это дает возможность получения чувствительных наносенсоров для различных применений [13]. В работе [6] эта задача решается с использованием метода ДНК-оригами (рис. 1b): частицы в форме галстука-бабочки с ребром призм 80 нм и высотой 15 нм адресно размещаются на подложке из ДНК-оригами после модификации их поверхности комплементарными подложке олигонуклеотидами-якорями. Более того, авторы работы разместили 5‑нм в зазоре между призмами единичную молекулу красителя Cy‑5.
Собранная конфигурация показала стабильное 2 ∙ 109‑кратное усиление сигнала комбинационного рассеяния света единичными молекулами красителя.
Усиление флуоресценции с помощью плазмонных методов (surface enhanced fluorescence, SEF) – другая перспективная задача наносенсорики. В работе [7] при помощи ДНК-оригами собирались усиливающие флуоресценцию дипольные наноантенны (рис. 1c), состоящие из двух 100‑нанометровых золотых сферических наночастиц, разделенных 12–17 нм зазором. Было показано, что с помощью такой конфигурации можно увеличить сигнал флуоресценции молекулы красителя ATTO647N, зафиксированной в зазоре, в ~5 000 раз по сравнению с таким же красителем в отсутствии плазмонной наноантенны и более чем в 160 000 раз по сравнению с сигналом флуоресценции, полученным при измерениях в растворе. Было показано, что сигнал от единичного излучателя можно различить даже в 25 мкМ растворе красителя, если погасить остальную флуоресценцию с помощью NiCl2, поскольку усиленная наноантенной люминесценция оказывается не чувствительна к собственному квантовому выходу молекул.
ДНК-оригами предоставляет большое поле возможностей для проверки идей теоретической оптики на наномасштабе. В красивой работе [8] Chikkaraddy и соавторы использовали ДНК-оригами для точного размещения молекулы красителя Cy‑5 в узком (5 нм) зазоре между сферической золотой наночастицей (диаметр 80 нм) и ее отражением в золотом зеркале (геометрия nanoparticle-on-mirror, рис. 1d). Перемещая молекулу от эксперимента к эксперименту все дальше от оси симметрии задачи, авторы «измерили» локальную плотность оптических состояний по пути к периферии и обнаружили монотонную зависимость с максимумом на оси симметрии. Подход имеет преимущества перед зондовыми методами, поскольку вносит лишь малые возмущения в измеряемый эффект.
Также авторы продемонстрировали, что в данной геометрии тушения флуоресценции при размещении излучателя ближе 5 нм от центра горячей точки не происходит – напротив, наблюдается значительное (свыше ×1 000) усиление флуоресценции из-за возникающего связывания излучения со специфическими плазмонными модами такой системы.
Точность в позиционировании при использовании ДНК-оригами можно использовать для калибровки и проверки методов световой микроскопии сверхвысокого разрешения (наноскопии). Например, в работе [14] ДНК-подложка размером 100 × 70 нм адресно размечалась двумя молекулами красителя ATTO655 на заданном расстоянии в 89,5 нм, заведомо меньшем дифракционного предела. Положение молекул далее определялось с помощью методов флуоресцентной наноскопии, и было показано, что позиция единичных молекул может быть установлена с точностью ±5,9 нм. Но всегда ли на практике доступна такая точность?
Этот вопрос изучался в работе [9], где применение ДНК-оригами выявило, что задача определения положения объекта оптическими методами усложняется, если они оказываются вблизи плазмонных наночастиц, из-за возникновения эффекта миражей одиночных излучателей. В этой работе эффект смещения изображения был измерен количественно следующим образом: молекулы красителя Atto532 адресно размещались в линию с точностью, оцененной в ±3 нм. При добавлении золотых наночастиц демонстрировалось отклонение измеренного положения молекул красителя от прямой линии. При этом отклонялось изображение той из них, что была рядом с золотой наночастицей (рис. 1e). Более того, как показано в той же работе, кажущееся положение светящегося объекта зависит от размера наночастицы и ее положения относительно излучателя и может смещаться на десятки нанометров относительно ее истинного положения. При проведении микроскопии сверхвысокого разрешения таких систем, где заметную роль играют плазмонные эффекты (например при получении изображений вблизи наноантенн), нужно обязательно учитывать возможность подобных явлений.
Другой актуальной задачей фотоники является исследование анизотропных оптических систем в видимом диапазоне (хиральные молекулы оптически активны в основном в УФ и ИК). В работе [10] при помощи метода ДНК-оригами исследовалась возможность создания оптически активных в видимом диапазоне плазмонных систем (рис. 1f). Для этого несколько 10‑нанометровых золотых наночастиц размещались почти вплотную (на расстоянии 2 нм) вдоль правовинтовой или левовинтовой ДНК-оригами спирали с шагом спирали в 57 нм, после чего круговой дихроизм измерялся в объемном образце, содержащем такие спиральные комплексы. Было показано, что свет с правой круговой поляризацией значительно сильнее поглощается правовинтовыми плазмонными наноструктурами и, наоборот, поскольку плазмонные наночастицы, расположенные по спирали, оказываются связаны взаимодействием их ближних полей, в результате чего их оптический ответ приобретает специфичность, параметры которой можно регулировать, меняя геометрию частиц, так что такие среды можно использовать в качестве лево- и правовращающих.
Наконец, рациональная инженерия ДНК-оригами открывает возможность контролируемого изменения геометрической конфигурации сборки во времени в ответ на внешнее воздействие (динамическое ДНК-оригами [15]). Естественно, что в интересах плазмоники этот динамический эффект можно использовать для изменения оптических свойств плазмонных наночастиц, прикрепленных к ДНК-оригами. На практике для демонстрации подобных эффектов наиболее часто используется измерение кругового дихроизма, чувствительного к малым отклонениям от симметрии в расположении даже небольших наночастиц [16]. Например, в работе [11] (рис. 1g) реализована конфигурация двух скрещенных нанопроволок (длина 35 нм, диаметр 10 нм), одна из которых может делать фиксированные шаги (по 7 нм) вдоль оси другой в ответ на добавление в раствор определенных управляющих олигонуклеотидов. В работе [12] геометрия нанообъектов менялась в ответ на световое воздействие (рис. 1h), которое приводило к обратимой цис-транс изомеризации фотоактивных молекул азобензола, скреплявших две части ДНК-оригами, в результате чего изменялся угол между золотыми нанопроволоками, закрепленными на оригами.
Заключение
Самособирающиеся структуры на основе ДНК оригами находят широкое применение в фотонике. Благодаря своей управляемости, основанной на использовании свойств ДНК, этот метод синтеза наноструктур наряду с традиционными [17-28] может предложить создание наноструктур с прогнозируемой морфологией и размером, что крайне востребовано для решения актуальной задачи по разработке элементной базы плазмоники и фотоники: создания наноразмерных устройств или компонентов (или даже платформ на их основе), способных манипулировать световым полем на наномасштабах, таких как приёмники, усилители светового сигнала, наноантенны, фоторефрактивные элементы, оптически активные наноразмерные среды, наносветоводы, масштабные линейки для наноскопии и многие другие, например, [20-28]. Важно отметить, что рассмотренная технология, достаточно трудоемкая на этапе проектировки, в последующем легко масштабируема, поскольку опирается на «мокрый» химический синтез [2].
Благодарности
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства просвещения Российской Федерации «Физика наноструктурированных материалов и высокочувствительная сенсорика: синтез, фундаментальные исследования и приложения в фотонике, науках о жизни, квантовых и нанотехнологиях» (тема № 124031100005-5).
REFERENCES
M. E. Stepanov, U. A. Khokhryakova, T. V. Egorova, K. A. Magaryan, A. V. Naumov. Shedding light on DNA origami. PHOTONICS Russia. 2024; 18 (1): 72–80. DOI: 10.22184/1993‑7296.FRos.2022.16.8.600.602. М. Е. Степанов, У. А. Хохрякова, Т. В. Егорова, К. А. Магарян, А. В. Наумов. Проливая свет на ДНК-оригами. PHOTONICS Russia. 18 (2024) 72–80.DOI: 10.22184/1993‑7296.FRos.2022.16.8.600.602.
M. E. Stepanov, U. A. Khokhryakova, T. V. Egorova, K. A. Magaryan, A. V. Naumov. Shedding light on DNA origami: Practice. PHOTONICS Russia. 18 (2024) 166–174. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.2.166.174. М. Е. Степанов, У. А. Хохрякова, Т. В. Егорова, К. А. Магарян, А. В. Наумов. Проливая свет на ДНК-оригами: практика использования. PHOTONICS Russia. 18 (2024) 166–174. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.2.166.174.
Klimov V.V. Optical nanoresonators. Phys. Usp. 2023;66: 263–287.DOI: 10.3367/UFNe.2022.02.039153S.
A. F. Koenderink. Single-Photon Nanoantennas, ACS Photonics, 4 (2017) 710–722.
E. M. Roller, L. V. Besteiro, C. Pupp, L. K. Khorashad, A. O. Govorov, T. Liedl. Hot spot-mediated non-dissipative and ultrafast plasmon passage, Nat Phys, 13 (2017) 761–765.
P. Zhan, T. Wen, Z. G. Wang, Y. He, J. Shi, T. Wang, X. Liu, G. Lu, B. Ding. DNA Origami Directed Assembly of Gold Bowtie Nanoantennas for Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 57 (2018) 2846–2850.
A. Puchkova, C. Vietz, E. Pibiri, B. Wunsch, M. Sanz Paz, G. P. Acuna, P. Tinnefeld. DNA Origami Nanoantennas with over 5000‑fold Fluorescence Enhancement and Single-Molecule Detection at 25 muM, Nano Lett., 15 (2015) 8354–8359.
R. Chikkaraddy, V. A. Turek, N. Kongsuwan, F. Benz, C. Carnegie, T. van de Goor, B. de Nijs, A. Demetriadou, O. Hess, U. F. Keyser, J. J. Baumberg. Mapping Nanoscale Hotspots with Single-Molecule Emitters Assembled into Plasmonic Nanocavities Using DNA Origami, Nano Lett., 18 (2018) 405–411.
M. Raab, C. Vietz, F. D. Stefani, G. P. Acuna, P. Tinnefeld. Shifting molecular localization by plasmonic coupling in a single-molecule mirage, Nat Commun, 8 (2017) 13966.
A. Kuzyk, R. Schreiber, Z. Fan, G. Pardatscher, E. M. Roller, A. Hogele, F. C. Simmel, A. O. Govorov, T. Liedl. DNA-based self-assembly of chiral plasmonic nanostructures with tailored optical response, Nature, 483 (2012) 311–314.
C. Zhou, X. Duan, N. Liu. A plasmonic nanorod that walks on DNA origami, Nat Commun, 6 (2015) 8102.
A. Kuzyk, Y. Yang, X. Duan, S. Stoll, A. O. Govorov, H. Sugiyama, M. Endo, N. Liu. A light-driven three-dimensional plasmonic nanosystem that translates molecular motion into reversible chiroptical function, Nat Commun, 7 (2016) 10591.
A. Mostafa, Y. Kanehira, A. Dutta, S. Kogikoski, Jr., I. Bald. Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering Measurements Enabled by Plasmonic DNA Origami Nanoantennas, J Vis Exp, (2023).
C. Steinhauer, R. Jungmann, T. L. Sobey, F. C. Simmel, P. Tinnefeld. DNA origami as a nanoscopic ruler for super-resolution microscopy, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 48 (2009) 8870–8873.
H. Ijas, S. Nummelin, B. Shen, M. A. Kostiainen, V. Linko. Dynamic DNA Origami Devices: from Strand-Displacement Reactions to External-Stimuli Responsive Systems, Int J Mol Sci, 19 (2018).
C. Zhou, X. Duan, N. Liu. DNA-Nanotechnology-Enabled Chiral Plasmonics: From Static to Dynamic, Acc. Chem. Res., 50 (2017) 2906–2914.
Potapkin O. D. Projection electron beam lithography for nanotechnology / O. D. Potapkin, B. V. Troshin. Bulletin of the RAS: Physics. 2010; 74(7):1015 – 1019. DOI 10.3103/S1062873810070270. – EDN MXEPJL.
Потапкин О. Д. Трошин Б. В. Проекционная электронно-лучевая литография для нанотехнологий. Известия РАН. Серия физическая. 2010; 74(7):1056–1060. EDN MTJICJ.
Salashchenko N. N. Project for manufacturing a Russian EUV nanolithographer for the fabrication of chips according to technological standards of 22 nm / N. N. Salashchenko, N. I. Chkhalo. Bulletin of the RAS: Physics. 2011; 75(1): 44–48. DOI10.3103/S1062873811010229. – EDN OHUXRX.
Салащенко Н. Н. Проект изготовления российского ЭУФ-нанолитографа для производства СБИС по технологическим нормам 22 нм / Н. Н. Салащенко, Н. И. Чхало. Известия РАН. Серия физическая. 2011; 75(1): 49–53. EDN NDJNKB.
Demina P.A., Khaydukov K.V., Rocheva V.V., Akasov R.A., Generalova A.N., Khaydukov E.V. Technology Of Infrared Photopolymerization. Photonics Russia. 2022; 16(8): 600–603. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.8.600.602.
П. А. Демина, К. В. Хайдуков, В. В. Рочева [и др.]. Технология инфракрасной фотополимеризации. Фотоника. 2022; 16(8): 600–603. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.8.600.602. – EDN CDDTVR.
Maydykovskiy A.I., Apostolov D.A., Mamonov E.A. et al. Two-Photon Laser Lithography of Functional Microstructures of Integrated Photonics: Waveguides, Microcavities, and Prism Input/Output Adapters of Optical Radiation. Jetp Lett. 2023;117: 32–37. https://doi.org/10.1134/S0021364022602743
Майдыковский, Д. А. Апостолов, Е. А. Мамонов [и др.]. Двухфотонная лазерная печать функциональных микроструктур интегральной фотоники: волноводов, микрорезонаторов и призменных адаптеров ввода/вывода оптического излучения. Письма в ЖЭТФ. 2023; 117(1-2(1):37–42. DOI 10.31857/S1234567823010044. – EDN NVEROV.
Kolymagin, D.A., Chubich, D.A., Shcherbakov, D.A. et al. Waveguide Structures and Photon Splitters Fabricated via Direct (3 + 1)D Laser Printing. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023; 87: 1779–1784. https://doi.org/10.1134/S1062873823704051
Д. А. Колымагин, Д. А. Чубич, Д. А. Щербаков [и др.]. Волноведущие структуры и фотонные разветвители, созданные методом прямого (3 + 1)D лазерного письма. Известия РАН. Серия физическая. 2023; 87(12):1695–1700. DOI 10.31857/S0367676523702927. – EDN QUWEWR.
M. E. Stepanov, S. A. Khorkina, A. I. Arzhanov [et al.]. Near-field effects in nodes of a gold nanonet grown by laser ablation in superfluid helium: crossover between “hot spots“ such as «tip» and “gap. Jetp Lett. 2024; 120(3-4):231–237. DOI 10.31857/S0370274X24080129. – EDN UMVIVR.
М. Е. Степанов, С. А. Хоркина, А. И. Аржанов [и др.]. Ближнеполевые эффекты в узлах золотой наносети, выращенной лазерной абляцией в сверхтекучем гелии: кроссовер между “горячими точками” типа “острие” и “зазор”. Письма в ЖЭТФ. 2024; 120(3-4):231–237. DOI 10.31857/S0370274X24080129. – EDN UMVIVR.
Bukharov D. N., Osipov A. V., Kucherik A. O. et al. Modeling the Formation of Noble Metal Nanocluster Systems during Deposition from a Colloid Solution. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023;87:1680–1686. https://doi.org/10.3103/S1062873823703884
Д. Н. Бухаров, А. В. Осипов, А. О. Кучерик, С. М. Аракелян. Моделирование процессов формирования систем нанокластеров благородных металлов при осаждении из коллоидного раствора. Известия РАН. Серия физическая. 2023; 87(11):1619–1625. DOI: 10.31857/S0367676523702800. – EDN FTAUZO.
Filippova Y. A., Bizhetskiy A. S., Papugaeva A. V. et al. FeNi Nanowires as a Promising Filler for Magnetic Sensitive Gel. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023;87: 1483–1487. https://doi.org/10.3103/S1062873823703537.
Ю. А. Филиппова, А. С. Бижецкий, А. В. Папугаева [и др.]. FeNi нанопроволоки как перспективный наполнитель магниточувствительного геля. Известия РАН. Серия физическая. 2023; 87(10):1452–1456. DOI 10.31857/S0367676523702538. – EDN PQEEQH.
Yu. V. Filatov, A. S. Kukaev, V. Yu. Venediktov, A. A. Sevryugin, E. V. Shalymov. Microoptical Gyros Based on Whispering Gallery Mode Resonators. Photonics Russia. 2023;17(1): 26–44. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2023.17.1.26.44. – EDN HOAVAU.
Ю. В. Филатов, А. С. Кукаев, В. Ю. Венедиктов, А. А. Севрюгин, Е. В. Шалымов. Микрооптические гироскопы на основе резонаторов мод шепчущей галереи. Фотоника. 2023;17(1): 26–44. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2023.17.1.26.44. – EDN HOAVAU.
A. P. Tarasov, L. A. Zadorozhnaya, V. M. Kanevsky. The nature of optical amplification in small diameter ZnO microarrays with whispering gallery modes. Jetp Lett. 2024; 119(11–12): 875–881. DOI 10.31857/S1234567824120024. – EDN HMXNNM.
А. П. Тарасов, Л. А. Задорожная, В. М. Каневский. Природа оптического усиления в микростержнях ZnO малого диаметра с модами шепчущей галереи. Письма в ЖЭТФ. 2024; 119(11–12): 875–881. DOI 10.31857/S1234567824120024. – EDN HMXNNM.
V. A. Zheltikov, D. D. Platonov, S. Khydyrova, D. D. Vasilev, K. M. Moiseev. Review of Superconducting Microstrip Single-¬photon Detectors. Photonics Russia. 2022; 16(7):528–537. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.7.528.537. – EDN BYXUYO.
В. А. Желтиков, Д. Д. Платонов, С. Хыдырова, К. М. Моисеев, Д. Д. Васильев. Обзор сверхпроводниковых микрополосковых однофотонных детекторов. Фотоника. 2022; 16(7):528–537. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.7.528.537. – EDN BYXUYO.
M. S. Kovalev, I. M. Podlesnykh, K. E. Pevchikh, S. I. Kudryashov. NearInfrared Planar Photonics Based on Hyperdoped Silicon: Prospects. Photonics Russia. 2024;18(2):136–151. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.2.136.151. – EDN CGUVBX.
М. С. Ковалев, И. М. Подлесных, К. Э. Певчих, С. И. Кудряшов. Планарная фотоника ближнего инфракрасного диапазона на основе сверхлегированного кремния: перспективы. Фотоника. 2024;18(2):136–151. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.2.136.151. – EDN CGUVBX.
М. Е. Степанов 1, У. А. Хохрякова 1, Т. В. Егорова 1, К. А. Магарян 1, А. В. Наумов 1, 2
Московский педагогический государственный университет (МПГУ), Москва, Россия
Физический институт им. П. Н. Лебедва РАН, Троицкое обособленное подразделение (ТОП ФИАН), Москва, Троицк, Россия
Фотоника и ДНК-нанотехнологии удачно дополняют друг друга благодаря возможности использования ДНК-наноструктур для создания сложных нано-оптических систем. Яркие примеры такого сотрудничества можно найти при применении метода ДНК-оригами к задаче создания элементной базы фотоники: контролируемая манипуляция световыми полями диктует высокие требования к точности размещения элементов (наномасштаб), которым можно удовлетворить, адресно прикрепляя желаемые нанообъекты к свернутой требуемым образом молекуле ДНК. В данном обзоре, завершающим цикл работ по применению ДНК-оригами, мы рассмотрим несколько успешных примеров подобного рода сотрудничества.
Ключевые слова: ДНК-нанотехнологии, ДНК-оригами, наноструктуры, плазмоника, микроскопия сверхвысокого разрешения, наноскопия, люминесценция, эффект Парселла, микрорезонатор, гиперусиленное комбинационное рассеяние света, поверхностно-усиленное КРС (SERS), локализованный поверхностный плазмонный резонанс (LSPR)
Статья получена: 12.12.2023
Статья принята:19.01.2024
Введение
Переход на наноразмерные объекты произвел революцию, вероятно, во всех естественно-научных и технических исследованиях и разработках за последние полвека. При этом своим успехом наночастицы обязаны тому факту, что именно в нанометровом диапазоне размеров даже при комнатных температурах начинают проявляться уникальные свойства вещества: вступают в силу квантовые законы, а определяющую роль в условиях уменьшающегося объема начинает играть поверхность. Кроме того, наномасштаб соответствует естественному размеру многих окружающих нас природных объектов и явлений, начиная с живой клетки (~10 мкм) и входящих в ее состав компонент (свернутые в глобулы молекулы белков, ДНК ~10 нм), заканчивая длинами волн света видимого диапазона (~500 нм), что делает наночастицы привлекательными для биомедицины и оптики. Однако это только начало истории: уникальное поведение индивидуальных нанообъектов, являясь лишь вершиной айсберга, скрывает под собой огромный мир, возникающий при рассмотрении взаимодействия нанообъектов друг с другом. При этом во многом подобно тому, как высокая температура маскирует сверхпроводимость металлов, неоптимальная геометрия скрывает и усредняет возможности, лежащие во взаимном влиянии наночастиц друг на друга. В данном обзоре, являющемся продолжением работ [1, 2], мы попробуем проследить на нескольких примерах, как современный метод ДНК-оригами, заключающийся в контролируемой самосборке молекул ДНК произвольной геометрии, подробно рассмотренный в [1, 2], позволяет адресно размещать наночастицы вдоль молекулы ДНК, добиваясь уникальных оптических свойств ансамблей наночастиц в различных областях фотоники.
2. Применения в фотонике
Многочисленные исследования показывают, что электромагнитные поля могут взаимодействовать с металлами особенным образом, возбуждая в них коллективные колебания свободных электронов – плазмоны [3]. В случае, когда пространство для движения электронов ограничено размерами наночастиц, явление принимает отчетливо резонансный характер, зависящий от формы и размера частиц, и называется локализованным поверхностным плазмонным резонансом (localized surface plasmon resonance, LSPR).
Эффект можно усилить, если принять во внимание, что плазмоны, являясь наведенными колебаниями заряда наночастиц, создают собственные поля вблизи их поверхности – эванесцентные волны. Эти волны экспоненциально затухают на расстояниях в десятки нанометров (зависит от длины волны падающего света), но, если вторая частица окажется в эванесцентном поле первой, взаимодействие между ними может приводить к значительной концентрации энергии поля в зазоре между частицами – возникновению так называемых горячих точек (hot spots). Резонансный характер явления при этом сохраняется, а его параметры начинают зависеть от геометрии следующего уровня, а именно – от взаимного расположения наночастиц. Системы плазмонных наночастиц иногда называют наноантеннами [4].
Если разместить в горячей точке какой-либо излучающий центр (органический краситель, квантовую точку, центр окраски и др.), за счёт увеличения локальной плотности оптических состояний, можно добиться значительной модификации его оптического ответа (эффект Парселла), причем ответ унаследует сильную зависимость от расположения. Таким образом, умение контролируемо и точно размещать нанообъекты часто имеет первостепенное значение для применений в фотонике, поскольку в случае случайного размещения поведение ансамблей усредняется по всем возможным расположениям, маскируя интересные эффекты. Метод ДНК-оригами позволяет воспроизводимо достигать точного адресного размещения практически любых нанообъектов, чем обеспечивает возможность наблюдения целого ряда красивых оптических эффектов. Ниже мы рассмотрим несколько отдельных примеров, иллюстрирующих богатые возможности метода.
Поиск эффективных путей передачи энергии света на субдифракционном масштабе является актуальной задачей фотоники. В работе [5] была продемонстрирована возможность использования ДНК-оригами для изготовления плазмонного нановолновода, передающего энергию с малыми потерями на нанометровых расстояниях (рис. 1a). Для этого на прямой размещались две 40‑нанометровые сферические золотые наночастицы (Au-Au) на расстоянии 38 нм, слишком большом для их связи через взаимодействие эванесцентных полей, так что частицы рассеивали внешний свет независимо. При добавлении в зазор между золотыми частицами 30‑нанометровой серебряной частицы (в тримерах Au-Ag-Au) возникал обмен энергией с малыми потерями, регистрируемый по изменениям в спектре рассеяния. В работе был предложен механизм передачи энергии – через нерезонансное наведение суперпозиции плазмонных мод в промежуточной частице, служившей, таким образом, эффективным плазмонным передатчиком взаимодействия.
Не менее важной задачей фотоники является изготовление усилителей сигналов рассеяния молекул (гигантское комбинационное рассеяние, ГКР, или surface-enhanced Raman scattering, SERS), поскольку это дает возможность получения чувствительных наносенсоров для различных применений [13]. В работе [6] эта задача решается с использованием метода ДНК-оригами (рис. 1b): частицы в форме галстука-бабочки с ребром призм 80 нм и высотой 15 нм адресно размещаются на подложке из ДНК-оригами после модификации их поверхности комплементарными подложке олигонуклеотидами-якорями. Более того, авторы работы разместили 5‑нм в зазоре между призмами единичную молекулу красителя Cy‑5.
Собранная конфигурация показала стабильное 2 ∙ 109‑кратное усиление сигнала комбинационного рассеяния света единичными молекулами красителя.
Усиление флуоресценции с помощью плазмонных методов (surface enhanced fluorescence, SEF) – другая перспективная задача наносенсорики. В работе [7] при помощи ДНК-оригами собирались усиливающие флуоресценцию дипольные наноантенны (рис. 1c), состоящие из двух 100‑нанометровых золотых сферических наночастиц, разделенных 12–17 нм зазором. Было показано, что с помощью такой конфигурации можно увеличить сигнал флуоресценции молекулы красителя ATTO647N, зафиксированной в зазоре, в ~5 000 раз по сравнению с таким же красителем в отсутствии плазмонной наноантенны и более чем в 160 000 раз по сравнению с сигналом флуоресценции, полученным при измерениях в растворе. Было показано, что сигнал от единичного излучателя можно различить даже в 25 мкМ растворе красителя, если погасить остальную флуоресценцию с помощью NiCl2, поскольку усиленная наноантенной люминесценция оказывается не чувствительна к собственному квантовому выходу молекул.
ДНК-оригами предоставляет большое поле возможностей для проверки идей теоретической оптики на наномасштабе. В красивой работе [8] Chikkaraddy и соавторы использовали ДНК-оригами для точного размещения молекулы красителя Cy‑5 в узком (5 нм) зазоре между сферической золотой наночастицей (диаметр 80 нм) и ее отражением в золотом зеркале (геометрия nanoparticle-on-mirror, рис. 1d). Перемещая молекулу от эксперимента к эксперименту все дальше от оси симметрии задачи, авторы «измерили» локальную плотность оптических состояний по пути к периферии и обнаружили монотонную зависимость с максимумом на оси симметрии. Подход имеет преимущества перед зондовыми методами, поскольку вносит лишь малые возмущения в измеряемый эффект.
Также авторы продемонстрировали, что в данной геометрии тушения флуоресценции при размещении излучателя ближе 5 нм от центра горячей точки не происходит – напротив, наблюдается значительное (свыше ×1 000) усиление флуоресценции из-за возникающего связывания излучения со специфическими плазмонными модами такой системы.
Точность в позиционировании при использовании ДНК-оригами можно использовать для калибровки и проверки методов световой микроскопии сверхвысокого разрешения (наноскопии). Например, в работе [14] ДНК-подложка размером 100 × 70 нм адресно размечалась двумя молекулами красителя ATTO655 на заданном расстоянии в 89,5 нм, заведомо меньшем дифракционного предела. Положение молекул далее определялось с помощью методов флуоресцентной наноскопии, и было показано, что позиция единичных молекул может быть установлена с точностью ±5,9 нм. Но всегда ли на практике доступна такая точность?
Этот вопрос изучался в работе [9], где применение ДНК-оригами выявило, что задача определения положения объекта оптическими методами усложняется, если они оказываются вблизи плазмонных наночастиц, из-за возникновения эффекта миражей одиночных излучателей. В этой работе эффект смещения изображения был измерен количественно следующим образом: молекулы красителя Atto532 адресно размещались в линию с точностью, оцененной в ±3 нм. При добавлении золотых наночастиц демонстрировалось отклонение измеренного положения молекул красителя от прямой линии. При этом отклонялось изображение той из них, что была рядом с золотой наночастицей (рис. 1e). Более того, как показано в той же работе, кажущееся положение светящегося объекта зависит от размера наночастицы и ее положения относительно излучателя и может смещаться на десятки нанометров относительно ее истинного положения. При проведении микроскопии сверхвысокого разрешения таких систем, где заметную роль играют плазмонные эффекты (например при получении изображений вблизи наноантенн), нужно обязательно учитывать возможность подобных явлений.
Другой актуальной задачей фотоники является исследование анизотропных оптических систем в видимом диапазоне (хиральные молекулы оптически активны в основном в УФ и ИК). В работе [10] при помощи метода ДНК-оригами исследовалась возможность создания оптически активных в видимом диапазоне плазмонных систем (рис. 1f). Для этого несколько 10‑нанометровых золотых наночастиц размещались почти вплотную (на расстоянии 2 нм) вдоль правовинтовой или левовинтовой ДНК-оригами спирали с шагом спирали в 57 нм, после чего круговой дихроизм измерялся в объемном образце, содержащем такие спиральные комплексы. Было показано, что свет с правой круговой поляризацией значительно сильнее поглощается правовинтовыми плазмонными наноструктурами и, наоборот, поскольку плазмонные наночастицы, расположенные по спирали, оказываются связаны взаимодействием их ближних полей, в результате чего их оптический ответ приобретает специфичность, параметры которой можно регулировать, меняя геометрию частиц, так что такие среды можно использовать в качестве лево- и правовращающих.
Наконец, рациональная инженерия ДНК-оригами открывает возможность контролируемого изменения геометрической конфигурации сборки во времени в ответ на внешнее воздействие (динамическое ДНК-оригами [15]). Естественно, что в интересах плазмоники этот динамический эффект можно использовать для изменения оптических свойств плазмонных наночастиц, прикрепленных к ДНК-оригами. На практике для демонстрации подобных эффектов наиболее часто используется измерение кругового дихроизма, чувствительного к малым отклонениям от симметрии в расположении даже небольших наночастиц [16]. Например, в работе [11] (рис. 1g) реализована конфигурация двух скрещенных нанопроволок (длина 35 нм, диаметр 10 нм), одна из которых может делать фиксированные шаги (по 7 нм) вдоль оси другой в ответ на добавление в раствор определенных управляющих олигонуклеотидов. В работе [12] геометрия нанообъектов менялась в ответ на световое воздействие (рис. 1h), которое приводило к обратимой цис-транс изомеризации фотоактивных молекул азобензола, скреплявших две части ДНК-оригами, в результате чего изменялся угол между золотыми нанопроволоками, закрепленными на оригами.
Заключение
Самособирающиеся структуры на основе ДНК оригами находят широкое применение в фотонике. Благодаря своей управляемости, основанной на использовании свойств ДНК, этот метод синтеза наноструктур наряду с традиционными [17-28] может предложить создание наноструктур с прогнозируемой морфологией и размером, что крайне востребовано для решения актуальной задачи по разработке элементной базы плазмоники и фотоники: создания наноразмерных устройств или компонентов (или даже платформ на их основе), способных манипулировать световым полем на наномасштабах, таких как приёмники, усилители светового сигнала, наноантенны, фоторефрактивные элементы, оптически активные наноразмерные среды, наносветоводы, масштабные линейки для наноскопии и многие другие, например, [20-28]. Важно отметить, что рассмотренная технология, достаточно трудоемкая на этапе проектировки, в последующем легко масштабируема, поскольку опирается на «мокрый» химический синтез [2].
Благодарности
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства просвещения Российской Федерации «Физика наноструктурированных материалов и высокочувствительная сенсорика: синтез, фундаментальные исследования и приложения в фотонике, науках о жизни, квантовых и нанотехнологиях» (тема № 124031100005-5).
REFERENCES
M. E. Stepanov, U. A. Khokhryakova, T. V. Egorova, K. A. Magaryan, A. V. Naumov. Shedding light on DNA origami. PHOTONICS Russia. 2024; 18 (1): 72–80. DOI: 10.22184/1993‑7296.FRos.2022.16.8.600.602. М. Е. Степанов, У. А. Хохрякова, Т. В. Егорова, К. А. Магарян, А. В. Наумов. Проливая свет на ДНК-оригами. PHOTONICS Russia. 18 (2024) 72–80.DOI: 10.22184/1993‑7296.FRos.2022.16.8.600.602.
M. E. Stepanov, U. A. Khokhryakova, T. V. Egorova, K. A. Magaryan, A. V. Naumov. Shedding light on DNA origami: Practice. PHOTONICS Russia. 18 (2024) 166–174. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.2.166.174. М. Е. Степанов, У. А. Хохрякова, Т. В. Егорова, К. А. Магарян, А. В. Наумов. Проливая свет на ДНК-оригами: практика использования. PHOTONICS Russia. 18 (2024) 166–174. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.2.166.174.
Klimov V.V. Optical nanoresonators. Phys. Usp. 2023;66: 263–287.DOI: 10.3367/UFNe.2022.02.039153S.
A. F. Koenderink. Single-Photon Nanoantennas, ACS Photonics, 4 (2017) 710–722.
E. M. Roller, L. V. Besteiro, C. Pupp, L. K. Khorashad, A. O. Govorov, T. Liedl. Hot spot-mediated non-dissipative and ultrafast plasmon passage, Nat Phys, 13 (2017) 761–765.
P. Zhan, T. Wen, Z. G. Wang, Y. He, J. Shi, T. Wang, X. Liu, G. Lu, B. Ding. DNA Origami Directed Assembly of Gold Bowtie Nanoantennas for Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 57 (2018) 2846–2850.
A. Puchkova, C. Vietz, E. Pibiri, B. Wunsch, M. Sanz Paz, G. P. Acuna, P. Tinnefeld. DNA Origami Nanoantennas with over 5000‑fold Fluorescence Enhancement and Single-Molecule Detection at 25 muM, Nano Lett., 15 (2015) 8354–8359.
R. Chikkaraddy, V. A. Turek, N. Kongsuwan, F. Benz, C. Carnegie, T. van de Goor, B. de Nijs, A. Demetriadou, O. Hess, U. F. Keyser, J. J. Baumberg. Mapping Nanoscale Hotspots with Single-Molecule Emitters Assembled into Plasmonic Nanocavities Using DNA Origami, Nano Lett., 18 (2018) 405–411.
M. Raab, C. Vietz, F. D. Stefani, G. P. Acuna, P. Tinnefeld. Shifting molecular localization by plasmonic coupling in a single-molecule mirage, Nat Commun, 8 (2017) 13966.
A. Kuzyk, R. Schreiber, Z. Fan, G. Pardatscher, E. M. Roller, A. Hogele, F. C. Simmel, A. O. Govorov, T. Liedl. DNA-based self-assembly of chiral plasmonic nanostructures with tailored optical response, Nature, 483 (2012) 311–314.
C. Zhou, X. Duan, N. Liu. A plasmonic nanorod that walks on DNA origami, Nat Commun, 6 (2015) 8102.
A. Kuzyk, Y. Yang, X. Duan, S. Stoll, A. O. Govorov, H. Sugiyama, M. Endo, N. Liu. A light-driven three-dimensional plasmonic nanosystem that translates molecular motion into reversible chiroptical function, Nat Commun, 7 (2016) 10591.
A. Mostafa, Y. Kanehira, A. Dutta, S. Kogikoski, Jr., I. Bald. Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering Measurements Enabled by Plasmonic DNA Origami Nanoantennas, J Vis Exp, (2023).
C. Steinhauer, R. Jungmann, T. L. Sobey, F. C. Simmel, P. Tinnefeld. DNA origami as a nanoscopic ruler for super-resolution microscopy, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 48 (2009) 8870–8873.
H. Ijas, S. Nummelin, B. Shen, M. A. Kostiainen, V. Linko. Dynamic DNA Origami Devices: from Strand-Displacement Reactions to External-Stimuli Responsive Systems, Int J Mol Sci, 19 (2018).
C. Zhou, X. Duan, N. Liu. DNA-Nanotechnology-Enabled Chiral Plasmonics: From Static to Dynamic, Acc. Chem. Res., 50 (2017) 2906–2914.
Potapkin O. D. Projection electron beam lithography for nanotechnology / O. D. Potapkin, B. V. Troshin. Bulletin of the RAS: Physics. 2010; 74(7):1015 – 1019. DOI 10.3103/S1062873810070270. – EDN MXEPJL.
Потапкин О. Д. Трошин Б. В. Проекционная электронно-лучевая литография для нанотехнологий. Известия РАН. Серия физическая. 2010; 74(7):1056–1060. EDN MTJICJ.
Salashchenko N. N. Project for manufacturing a Russian EUV nanolithographer for the fabrication of chips according to technological standards of 22 nm / N. N. Salashchenko, N. I. Chkhalo. Bulletin of the RAS: Physics. 2011; 75(1): 44–48. DOI10.3103/S1062873811010229. – EDN OHUXRX.
Салащенко Н. Н. Проект изготовления российского ЭУФ-нанолитографа для производства СБИС по технологическим нормам 22 нм / Н. Н. Салащенко, Н. И. Чхало. Известия РАН. Серия физическая. 2011; 75(1): 49–53. EDN NDJNKB.
Demina P.A., Khaydukov K.V., Rocheva V.V., Akasov R.A., Generalova A.N., Khaydukov E.V. Technology Of Infrared Photopolymerization. Photonics Russia. 2022; 16(8): 600–603. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.8.600.602.
П. А. Демина, К. В. Хайдуков, В. В. Рочева [и др.]. Технология инфракрасной фотополимеризации. Фотоника. 2022; 16(8): 600–603. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.8.600.602. – EDN CDDTVR.
Maydykovskiy A.I., Apostolov D.A., Mamonov E.A. et al. Two-Photon Laser Lithography of Functional Microstructures of Integrated Photonics: Waveguides, Microcavities, and Prism Input/Output Adapters of Optical Radiation. Jetp Lett. 2023;117: 32–37. https://doi.org/10.1134/S0021364022602743
Майдыковский, Д. А. Апостолов, Е. А. Мамонов [и др.]. Двухфотонная лазерная печать функциональных микроструктур интегральной фотоники: волноводов, микрорезонаторов и призменных адаптеров ввода/вывода оптического излучения. Письма в ЖЭТФ. 2023; 117(1-2(1):37–42. DOI 10.31857/S1234567823010044. – EDN NVEROV.
Kolymagin, D.A., Chubich, D.A., Shcherbakov, D.A. et al. Waveguide Structures and Photon Splitters Fabricated via Direct (3 + 1)D Laser Printing. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023; 87: 1779–1784. https://doi.org/10.1134/S1062873823704051
Д. А. Колымагин, Д. А. Чубич, Д. А. Щербаков [и др.]. Волноведущие структуры и фотонные разветвители, созданные методом прямого (3 + 1)D лазерного письма. Известия РАН. Серия физическая. 2023; 87(12):1695–1700. DOI 10.31857/S0367676523702927. – EDN QUWEWR.
M. E. Stepanov, S. A. Khorkina, A. I. Arzhanov [et al.]. Near-field effects in nodes of a gold nanonet grown by laser ablation in superfluid helium: crossover between “hot spots“ such as «tip» and “gap. Jetp Lett. 2024; 120(3-4):231–237. DOI 10.31857/S0370274X24080129. – EDN UMVIVR.
М. Е. Степанов, С. А. Хоркина, А. И. Аржанов [и др.]. Ближнеполевые эффекты в узлах золотой наносети, выращенной лазерной абляцией в сверхтекучем гелии: кроссовер между “горячими точками” типа “острие” и “зазор”. Письма в ЖЭТФ. 2024; 120(3-4):231–237. DOI 10.31857/S0370274X24080129. – EDN UMVIVR.
Bukharov D. N., Osipov A. V., Kucherik A. O. et al. Modeling the Formation of Noble Metal Nanocluster Systems during Deposition from a Colloid Solution. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023;87:1680–1686. https://doi.org/10.3103/S1062873823703884
Д. Н. Бухаров, А. В. Осипов, А. О. Кучерик, С. М. Аракелян. Моделирование процессов формирования систем нанокластеров благородных металлов при осаждении из коллоидного раствора. Известия РАН. Серия физическая. 2023; 87(11):1619–1625. DOI: 10.31857/S0367676523702800. – EDN FTAUZO.
Filippova Y. A., Bizhetskiy A. S., Papugaeva A. V. et al. FeNi Nanowires as a Promising Filler for Magnetic Sensitive Gel. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023;87: 1483–1487. https://doi.org/10.3103/S1062873823703537.
Ю. А. Филиппова, А. С. Бижецкий, А. В. Папугаева [и др.]. FeNi нанопроволоки как перспективный наполнитель магниточувствительного геля. Известия РАН. Серия физическая. 2023; 87(10):1452–1456. DOI 10.31857/S0367676523702538. – EDN PQEEQH.
Yu. V. Filatov, A. S. Kukaev, V. Yu. Venediktov, A. A. Sevryugin, E. V. Shalymov. Microoptical Gyros Based on Whispering Gallery Mode Resonators. Photonics Russia. 2023;17(1): 26–44. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2023.17.1.26.44. – EDN HOAVAU.
Ю. В. Филатов, А. С. Кукаев, В. Ю. Венедиктов, А. А. Севрюгин, Е. В. Шалымов. Микрооптические гироскопы на основе резонаторов мод шепчущей галереи. Фотоника. 2023;17(1): 26–44. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2023.17.1.26.44. – EDN HOAVAU.
A. P. Tarasov, L. A. Zadorozhnaya, V. M. Kanevsky. The nature of optical amplification in small diameter ZnO microarrays with whispering gallery modes. Jetp Lett. 2024; 119(11–12): 875–881. DOI 10.31857/S1234567824120024. – EDN HMXNNM.
А. П. Тарасов, Л. А. Задорожная, В. М. Каневский. Природа оптического усиления в микростержнях ZnO малого диаметра с модами шепчущей галереи. Письма в ЖЭТФ. 2024; 119(11–12): 875–881. DOI 10.31857/S1234567824120024. – EDN HMXNNM.
V. A. Zheltikov, D. D. Platonov, S. Khydyrova, D. D. Vasilev, K. M. Moiseev. Review of Superconducting Microstrip Single-¬photon Detectors. Photonics Russia. 2022; 16(7):528–537. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.7.528.537. – EDN BYXUYO.
В. А. Желтиков, Д. Д. Платонов, С. Хыдырова, К. М. Моисеев, Д. Д. Васильев. Обзор сверхпроводниковых микрополосковых однофотонных детекторов. Фотоника. 2022; 16(7):528–537. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.7.528.537. – EDN BYXUYO.
M. S. Kovalev, I. M. Podlesnykh, K. E. Pevchikh, S. I. Kudryashov. NearInfrared Planar Photonics Based on Hyperdoped Silicon: Prospects. Photonics Russia. 2024;18(2):136–151. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.2.136.151. – EDN CGUVBX.
М. С. Ковалев, И. М. Подлесных, К. Э. Певчих, С. И. Кудряшов. Планарная фотоника ближнего инфракрасного диапазона на основе сверхлегированного кремния: перспективы. Фотоника. 2024;18(2):136–151. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.2.136.151. – EDN CGUVBX.
Отзывы читателей
