Laboratorium Fizykochemii Materiałów „Szoszlab”
Kierownik zespołu: prof. dr hab. Robert Szoszkiewicz
Adres e-mail Kierownika: rszoszkiewicz@chem.uw.edu.pl
Krótki opis tematyki badawczej:
Nasze ostatnie badania dotyczą głównie nanomechaniki pojedynczych białek/peptydów oraz fizykochemii powierzchni materiałów 2D.
Jeśli chodzi o pierwszy temat, możemy rozciągać/ściskać pojedyncze białka, badać oddziaływania ligand-receptor, oraz badać fałdowanie/rozwijanie się białek i peptydów na poziomie pojedynczej cząsteczki poprzez pomiary tak zwanego współczynnika tarcia wewnętrznego oraz sztywności molekularnej. W tym względzie dokonaliśmy wnikliwego opisu procesów tarcia (wewnętrznego) dla wybranych peptydów na bazie alanin używając autorskich modeli analitycznych i danych dynamiki molekularnej w wodzie, 2 M prolinie oraz 5M prolinie bazując głównie na dynamice tworzenia/rozrywania się wiązań wodorowych. Co więcej, wykazaliśmy, iż otrzymane na drodze obliczeń współczynniki tzw. tarcia globalnego (opisującego przejścia między strukturą rozfałdowaną a kompletnie sfałdowaną) w badanych peptydach stanowią unikalny deskryptor danej cząsteczki, gdyż różnią się znacząco między podobnymi nawet homologicznie peptydami i zależą od stężenia współ-rozpuszczalnika (JPC B, 2022 i JPC B 2024). Zbadaliśmy również rolę roztworu, który zmienia współczynnik tarcia, gdyż tarcie wewnętrzne samego tylko peptydu to współczynnik tarcia w hipotetycznej granicy zerowej lepkości roztworu (JPC B 2024). Na koniec, stworzyliśmy kompletny model analityczny do otrzymania kalibrowanego współczynnika tarcia z pomiarów rozwijania się i zwijania pojedynczej cząsteczki białka modelowego (I27) manipulowanej tipem belki AFM (RSC Advances 2025). Wartości kalibrowanego tarcia otrzymano ze zmian co najmniej trzech kolejnych częstotliwości rezonansowych drgań fleksyjnych belki AFM w kontakcie z badanym białkiem. W tym celu zastosowano zaawansowany opis drgającej belki AFM ze stosownym tłumieniem hydrodynamicznym i przy bliskiej obecności badanej powierzchni. Najprawdopodobniej jest to pierwszy tego typu pomiar na świecie.
Jeśli chodzi o drugi temat, zwykle inicjujemy pewne reakcje chemiczne na rozmaitych powierzchniach poprzez ciepło i badamy efekty tych reakcji w skali nano/mikro. W rozliczanym okresie skupiliśmy się w tym względzie na wybranych materiałach 2D takich jak MoS2, TaS2 i CrSBr. Używamy głównie mikroskopii AFM, ale i również, SEM, Ramana, XPS, Augera i XAS. W tym względzie opisaliśmy zarówno teoretycznie jak i jak eksperymentalnie różne reakcje chemiczne i inne procesy fizykochemiczne zachodzące podczas termicznie indukowanego utleniania i trawienia powierzchni mikrokrystalitów MoS2 w powietrzu (Materials 2020a, Materials 2020b, Materials 2021/review/, PCCP 2023, Chemical Reviews (ACS) 2023). Dzięki pomiarom synchrotronowym (NCPS Solaris, Kraków) wykazaliśmy lokalną stechiometrię powstającego tlenku molibdenu (Adv. Mater. Inter. 2021), a także najbardziej prawdopodobny schemat utleniania płaszczyzn podstawowych dla najbardziej popularnego polimorfu 2H MoS2 na poziomie pojedynczych atomów (Nanoscale Advances 2022). Pokazaliśmy również mikrokrystaliczny charakter amorficznego tlenku molibdenu (Appl Surf Sci 2024) wraz z pozorną zależnością pracy wyjścia na heterostrukturach MoOx/MoS2 od grubości warstw tlenku oraz wyjaśnieniem (dzięki symulacjom DFT we współpracy z partnerami zagranicznymi) zjawiska p-domieszkowania granicznej warstwy MoS2 przez tworzące się na niej warstwy tlenku (Appl Surf Sci 2024). Używaliśmy następnie zarówno nanolitografii ciepłem jak i nanolitografii elektrochemicznej w celu wywołania termicznie indukowanego domieszkowania kryształów MoS2, TaS2 i CrSBr (jeden artykuł w recenzji 2025, drugi w przygotowaniu 2025).
Więcej informacji na stronie: https://szoszlab.ckc.uw.edu.pl/