More Is Different: Experimental Results on the Effect of Biomolecules on the Dynamics of Hydration Water.
Biological interfaces characterized by a complex mixture of hydrophobic, hydrophilic, or charged moieties interfere with the cooperative rearrangement of the hydrogen-bond network of water. In the present study, this solute-induced dynamical perturbation is investigated by extended frequency range depolarized light scattering experiments on an aqueous solution of a variety of systems of different nature and complexity such as small hydrophobic and hydrophilic molecules, amino acids, dipeptides, and proteins. Our results suggest that a reductionist approach is not adequate to describe the rearrangement of hydration water because a significant increase of the dynamical retardation and extension of the perturbation occurs when increasing the chemical complexity of the solute.
†Dipartimento di Fisica and ‡IOM-CNR c/o Dipartimento di Fisica, Università di Perugia, Via Pascoli, I-06123 Perugia, Italy.|§Dipartimento di Chimica and ⊥Centro di Eccellenza sui Materiali Innovativi Nanostrutturati (CEMIN), Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy.
Lucia
L
Comez
†Dipartimento di Fisica and ‡IOM-CNR c/o Dipartimento di Fisica, Università di Perugia, Via Pascoli, I-06123 Perugia, Italy.|§Dipartimento di Chimica and ⊥Centro di Eccellenza sui Materiali Innovativi Nanostrutturati (CEMIN), Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy.
Laura
L
Lupi
†Dipartimento di Fisica and ‡IOM-CNR c/o Dipartimento di Fisica, Università di Perugia, Via Pascoli, I-06123 Perugia, Italy.|§Dipartimento di Chimica and ⊥Centro di Eccellenza sui Materiali Innovativi Nanostrutturati (CEMIN), Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy.
Assunta
A
Morresi
†Dipartimento di Fisica and ‡IOM-CNR c/o Dipartimento di Fisica, Università di Perugia, Via Pascoli, I-06123 Perugia, Italy.|§Dipartimento di Chimica and ⊥Centro di Eccellenza sui Materiali Innovativi Nanostrutturati (CEMIN), Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy.
Marco
M
Paolantoni
†Dipartimento di Fisica and ‡IOM-CNR c/o Dipartimento di Fisica, Università di Perugia, Via Pascoli, I-06123 Perugia, Italy.|§Dipartimento di Chimica and ⊥Centro di Eccellenza sui Materiali Innovativi Nanostrutturati (CEMIN), Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy.
Paola
P
Sassi
†Dipartimento di Fisica and ‡IOM-CNR c/o Dipartimento di Fisica, Università di Perugia, Via Pascoli, I-06123 Perugia, Italy.|§Dipartimento di Chimica and ⊥Centro di Eccellenza sui Materiali Innovativi Nanostrutturati (CEMIN), Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy.
Daniele
D
Fioretto
H-bond network; biological interfaces; biological water; depolarized light scattering; hydration water; water diffusion