THZナノ鏡検査によるペプチドナノワイヤ導電率の調査

最近、微生物ナノワイヤの物理的および化学的特性を評価することに、代替の再生可能エネルギー源、生体電子材料、埋め込みセンサーの開発において有望な役割を評価するために多大な取り組みが投資されています。それらの優れた特性の1つである、絶えず推定可能な導電性は、多くの研究の焦点でした。ただし、それを測定するための簡単で信頼できる方法がないことは、報告されたデータの幅広い変動の原因と思われます。日常的に採用された方法は、導電率を数桁過小評価または過大評価する傾向があります。この研究では、合成ペプチドナノワイヤの導電率は、ペプチドの芳香族性がより高い電気導電率につながるかどうかをテストするために、テラヘルツスキャンニアフィールド顕微鏡で開発された非破壊的測定技術を採用して尋問されます。トリプル標準のキャリブレーション法に基づいた私たちの新しいペプチド導電率測定技術は、2つのバイオポリマーがペプチドを模倣する場合、芳香族残基（W6）を組み込んだサンプルはネガティブコントロール（L6）の約6倍の導電性であることを示しています。私たちの知る限り、これはペプチドの定量的なナノスケールのテラヘルツS-SNOM調査の最初の報告です。これらの結果は、モデルのテスト対象としてのデザイナーペプチドの選択と連携したテラヘルツ放射線ベースの非破壊的アプローチの適合性を証明します。このアプローチでは、単純なサンプル調製のみが必要であり、典型的な接触ベースの導電率測定技術の落とし穴の多くを回避し、バイオポリマーにおける電子移動の自然の設計の基本的な側面を理解するのに役立ちます。

Significant efforts have recently been invested in assessing the physical and chemical properties of microbial nanowires for their promising role in developing alternative renewable sources of electricity, bioelectronic materials and implantable sensors. One of their outstanding properties, the ever-desirable conductivity has been the focus of numerous studies. However, the lack of a straightforward and reliable method for measuring it seems to be responsible for the broad variability of the reported data. Routinely employed methods tend to underestimate or overestimate conductivity by several orders of magnitude. In this work, synthetic peptide nanowires conductivity is interrogated employing a non-destructive measurement technique developed on a terahertz scanning near-field microscope to test if peptide aromaticity leads to higher electrical conductivity. Our novel peptide conductivity measurement technique, based on triple standards calibration method, shows that in the case of two biopolymer mimicking peptides, the sample incorporating aromatic residues (W6) is about six times more conductive than the negative control (L6). To the best of our knowledge, this is the first report of a quantitative nano-scale terahertz s-SNOM investigation of peptides. These results prove the suitability of the terahertz radiation-based non-destructive approach in tandem with the designer peptides choice as model test subjects. This approach requires only simple sample preparation, avoids many of the pitfalls of typical contact-based conductivity measurement techniques and could help understanding fundamental aspects of nature's design of electron transfer in biopolymers.