On decoration of biomolecular scaffolds with a conjugated polyelectrolyte

Abstract

Biotemplating is the art of using a biological structure as a scaffold which is decorated with a functional material. In this fashion the structures will gain new functionalities and biotemplating offers a simple route of mass-producing mesoscopic material with new interesting properties. Biological structures are abundant and come in a great variety of elaborate and due to their natural origin they could be more suitable for interaction with biological systems than wholly synthetic materials. Conducting polymers are a novel class of material which was developed just 40 years ago and are well suited for interaction with biological material due to their organic composition. Furthermore the electronic properties of the conducting polymers can be tuned giving rise to dynamic control of the behavior of the material. Self-assembly processes are interesting since they do not require complicated or energy demanding processing conditions. This is particularly important as most biological materials are unstable at elevated temperatures or harsh environments. The main aim of this thesis is to show the possibility of using self-assembly to decorate a conducting polymer onto various biotemplates. Due to the intrinsic variety in charge, size and structure between the available natural scaffolds it is difficult, if not impossible, to find a universal method.In this thesis we show how biotemplating can be used to create new hybrid materials by self-assembling a conducting polymer with biological structures based on DNA, protein, lipids and cellulose, and in this fashion create material with novel optical and electronic properties. vi vii Populärvetenskaplig sammanfattningModernistisk arkitektur bygger på att låta formen skulle följa funktionen; med andra ord ska byggnadens utseende framförallt vara avhängigt vad den ska användas till. I detta arbete har vi gjort det diametralt motsatta och låtit funktionen följa formen. Den funktion vi valt att använda är elektrisk ledningsförmåga och vi har låtit naturen ta fram formerna. I naturen finner vi en nästan oändlig mängd av intrikata former, må det vara spiraler, trådar eller bollar. Ett genomgående tema är dock att dessa strukturer sällan har någon elektrisk ledningsförmåga. För att få den funktion som vi önskar har vi använt en elektrisk ledande polymer, ett material som i sig är svårt att forma. Genom att variera de förhållanden som krävs för att den ledande polymeren ska interagera med strukturen har vi fått den ledande polymeren (funktionen) att följa strukturen (formen) och därmed skapat nya material med helt nya egenskaper. Huvudsyftet med denna avhandling är att påvisa att det med förhållandevis enkla metoder går att skapa nya material och att i framtiden möjligen kan använda dessa metoder för att skapa byggstenar i elektroniska komponenter.För att förstå hur vi gått tillväga måste vi beakta att det finns en grundläggande skillnad i människans och naturens tillverkningsmetoder. Människan använder kraft, hög temperatur och farliga kemikalier för att smälta, bearbeta ...