Субтерагерцевые продольные фононные моды, распространяющиеся в погруженном в водную среду липидном бислое
Захватаев В.Е.

Поступила в редакцию: 6 Октября 2017

DOI: 10.7868/S0044451018040132

PDF (281K)

Теоретически исследуются свойства субтерагерцевых продольных акустических фононных мод в гидрофобной толще липидного бислоя, погруженного в сжимаемую вязкую водную среду. Получено приближенное выражение для компонент Мандельштама-Бриллюэна динамического структурного фактора бислоя. В основу проводимого анализа положены обобщенная гидродинамическая модель системы двумерный липидный бислой + трехмерная жидкая среда, а также известные точные оценки частот и времен жизни длинноволновых продольных акустических фононов в свободном гидратированном липидном бислое и в воде, полученные по результатам экспериментов по неупругому рентгеновскому рассеянию и численного моделирования методом молекулярной динамики. Показано, что для характерных значений параметров мембранной системы затухание субтерагерцевых продольных фононоподобных возбуждений в гидрофобной толще бислоя оказывается меньше критического. При этом вклад вязкого течения водной среды в затухание продольной мембранной моды мал по сравнению со вкладом липидного бислоя. Количественные оценки фактора затухания хорошо согласуются с экспериментальными результатами для колебательной моды фермента лизоцима в водном растворе [e18053-1]. Также показано, что связь продольных фононных мод бислоя с релаксационными процессами в его жидком окружении приводит к возникновению дополнительного пика в спектре рассеяния, соответствующего нераспространяющейся моде.