Dynamics of electonic excited states of a DNA-Ag cluster complex

Abstract

Исследование свойств кластеров металлов является актуальной темой в современной науке. Из-за своих небольших размеров (порядка десяти атомов), кластеры металлов представляют особый класс нанообъектов. В настоящее время наночастицы и нанокластеры металлов применяются во многих сферах научной деятельности, таких как: химия, медицина, биология и др. Кластеры серебра отличает высокая яркость люминесценции, а также фотостабильность. Кластеры серебра, стабилизированные биополимерной матрицей, обладают хорошей биосовместимостью и возможности внедрения в клетку, также их можно использовать в качестве систем, устойчивых к ультрафиолетовому излучению. Несмотря на множество публикаций, посвященных исследованию люминесцирующих металлических кластеров, остаются невыясненными многие как практические, так и теоретические вопросы. В рамках данной работы, было проведено исследование динамики электронно-возбужденных состояний для системы Green2, состоящей из кластера серебра и 15-мерного олигонуклеотида. Получив спектры динамической люминесценции, была изучена динамика электронно-возбужденных состояний кластеров. Удалось выделить два люминесцирующих кластера, в том числе темновой кластер, обладающий низким квантовым выходом флуоресценции и не проявляющийся в стационарных спектрах. Были найдены максимумы люминесценции и времена жизни люминесценции для обоих кластеров. Также было найдено время релаксации системы AgNC-DNA-раствор.

Investigation of the properties of metal clusters is an actual topic in modern science. Because of their small size (about ten atoms), metal clusters represent a special class of nanoobjects. At present, nanoparticles and nanoclusters of metals are used in many spheres of scientific activity, such as: chemistry, medicine, biology, etc. Silver clusters are distinguished by high brightness of luminescence, and photostability. Silver clusters stabilized by a biopolymer matrix have good biocompatibility and possibility of introduction into a cell, and they can also be used as systems, which has resistance to ultraviolet radiation. Despite many publications devoted to the study of luminescent metal clusters, many of the practical as well as theoretical questions remain unclear. In the framework of this paper, a study was made of the dynamics of electronically excited states for the Green2 system, consisting of a silver cluster and a 15-mer oligonucleotide. Having obtained the spectra of dynamic luminescence, the dynamics of the electronically excited states of clusters was studied. It was possible to distinguish two luminescent clusters, including a dark cluster, which has a low quantum yield of fluorescence and which does not appear in stationary spectra. Luminescence maxima and luminescence lifetimes were found for both clusters. Also, the relaxation time of the AgNC-DNA-solution was found.