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Toward Bioelectronic Nanomaterials: Photoconductivity in Protein-Porphyrin Hybrids Wrapped around SWCNT

机译：迈向生物电子纳米材料：SWCNT周围包裹的蛋白质-卟啉杂化材料的光电导性

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The development of sophisticated ordered functional materials is one of the important challenges in current science. One of the keys to enhance the properties of these materials is the control of the organization and morphology at different scales. This work presents a novel bioinspired methodology to achieve highly ordered donor/acceptor bio-nanohybrids using a designed repeat protein as scaffold, endowed with photoactive and electron donating porphyrin (P) units, to efficiently wrap around electron accepting single wall carbon nano-tubes (SWCNT). A systematic experimental and theoretical study to evaluate the effect of the length of the protein reveals that longer proteins wrap around the SWCNT in a more efficient manner due to the stronger supramolecular interaction existing between the inner concave surface of the protein (namely Trp and His residues) and the convex surface of the (7,6)-SWCNT. Interestingly, spectroscopy and X-ray diffraction data further confirm that the so-called protein-P-SWCNT donor-acceptor bio-nanohybrids retain the original protein structure. Finally, the new bio-nanohybrids show a remarkable enhancement on the photoconductivity values by flash-photolysis microwave conductivity (FP-TRMC technique) demonstrating that the major charge carriers of electrons are injected into the SWCNTs and move along the 1D-structures.
机译：复杂的有序功能材料的开发是当前科学的重要挑战之一。增强这些材料的性能的关键之一是在不同规模上控制组织和形态。这项工作提出了一种新颖的生物启发性方法，该方法使用设计的重复蛋白作为支架来实现高度有序的供体/受体生物纳米杂化物，并赋予光敏和给电子卟啉（P）单元，以有效包裹电子接受单壁碳纳米管（ SWCNT）。进行系统的实验和理论研究以评估蛋白质长度的影响表明，由于蛋白质内凹表面（即Trp和His残基）之间存在更强的超分子相互作用，较长的蛋白质以更有效的方式包裹SWCNT。 ）和（7,6）-SWCNT的凸面。有趣的是，光谱学和X射线衍射数据进一步证实了所谓的蛋白质-P-SWCNT供体-受体生物纳米杂交体保留了原始的蛋白质结构。最后，新的生物纳米杂化物通过快速光解微波电导率（FP-TRMC技术）显示出显着的光电导率值增强，表明电子的主要电荷载流子已注入SWCNT中并沿一维结构移动。

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