NANOSYSTEMS: PHYSICS, CHEMISTRY, MATHEMATICS, 2021, 12 (5), P. 598–602
Energy relaxation in molecular systems containing salt ions
M. A. Baranov – Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Polytechnicheskaya, 29, Saint Petersburg, 195251, Russia; baranovma1993@gmail.com
E. N. Velichko – Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Polytechnicheskaya, 29, Saint Petersburg, 195251, Russia; velichko-spbstu@yandex.ru
E. K. Nepomnyashchaya – Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Polytechnicheskaya, 29, Saint Petersburg, 195251, Russia; elina.nep@gmail.com
I.V. Pleshakov – Ioffe Institute, 26 Politechnicheskaya str., Saint Petersburg, 194021, Russia; ivanple@yandex.ru
In this paper, we consider relaxation processes in molecular systems containing single biomolecule and salt ions. The energy fluctuations in such systems were evaluated using computer simulations. The comparative analysis of the free energy dynamics of alanine, tryptophan, and albumin biomolecules in constructed molecular systems (aqueous solutions with different degrees of ionization) resulted in high influence of ionizing impurities on the full energy of the system and on the energy relaxation time. The results obtained can be used for development of hybrid micro- and nanoelectronic devices with built-in biomolecular objects, for example, biochemical sensors, devices with microflow of liquids, technology for the preparation of molecular films, etc.
Keywords: self-organization, proteins, molecular dynamics, biomolecular electronics, energy relaxation.
PACS 05.40.-a, 05.65.+b, 02.70.Ns, 87.14.Ee, 87.15.He
DOI 10.17586/2220-8054-2021-12-5-598-602
[In Russian] М. А. Баранов, Е. Н. Величко, Е. К. Непомнящая, И.В. Плешаков
Энергетическая релаксация в молекулярных системах, содержащих ионы солей
В данной работе рассматриваются релаксационные процессы в молекулярных системах, содержащих одиночные биомолекулы и ионы солей. Флуктуации энергии в таких системах оценивались с помощью компьютерного моделирования. Сравнительный анализ динамики свободной энергии биомолекул аланина, триптофана и альбумина в построенных молекулярных системах (водных растворах с разной степенью ионизации) показал высокое влияние ионизирующих примесей на полную энергию системы и время энергетической релаксации. Полученные результаты могут быть использованы для разработки гибридных микро- и наноэлектронных устройств со встроенными биомолекулярными объектами, например, биохимических сенсоров, устройств с микропотоком жидкостей, технологий приготовления молекулярных пленок и т.д.
Ключевые слова: самоорганизация, белки, молекулярная динамика, биомолекулярная электроника, энергетическая релаксация.
