The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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1Department of Chemistry, Duke University, 2Hajim School of Engineering and Applied Sciences, University of Rochester, 3Department of Chemical Engineering, University of Rochester
Bowers, C. M., Toone, E. J., Clark, R. L., Shestopalov, A. A. Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium. J. Vis. Exp. (58), e3478, doi:10.3791/3478 (2011).
1A. सिलिकॉन पर प्राथमिक monolayer गठन
1B. जर्मेनियम पर प्राथमिक monolayer गठन
2. एन एच एस सिलिकॉन और जर्मेनियम पर सब्सट्रेट functionalization
3. लघु अणु functionalization
4. अम्लीय Polyurethane Acrylate (PUA) स्टाम्प तैयार
5. उत्प्रेरक मुद्रण और SEM / AFM विश्लेषण
6. प्रोटीन patterning और प्रतिदीप्त माइक्रोस्कोपी
7. प्रोटीन patterning और प्रतिदीप्त माइक्रोस्कोपी
8. प्रतिनिधि परिणाम:
नरम lithographic उत्प्रेरक नैनो patterning के एक उदाहरण के 7 चित्र में दिखाया गया है . दृष्टिकोण ऑक्साइड मुक्त सिलिकॉन जर्मेनियम और है, जो orthogonally भिन्न रासायनिक और जैविक moieties के साथ functionalized किया जा सकता है पर chemoselective पैटर्न बनाता है. एनएचएस - functioanlized सब्सट्रेट और उत्प्रेरक नमूनों स्टाम्प के बीच प्रतिक्रिया conformal संपर्क के क्षेत्रों में एनएचएस moieties की hydrolysis, ओर जाता है, एन एच एस के नमूनों bifunctional सब्सट्रेट असर क्षेत्रों में सक्रिय और मुक्त कार्बोक्जिलिक एसिड उपज. Diffus करने के लिए कारणहमारे विधि के आयन मुक्त प्रकृति, हम photolithography के करीब संकल्प को प्राप्त करने. उदाहरण के लिए, 7 चित्रा 125 एनएम सुविधाओं, जो समान रूप से पूरे सिलिकॉन सब्सट्रेट सतह भर में reproduced थे दिखाता है . उल्लेखनीय है, उत्प्रेरक स्टांप दक्षता को खोने के बिना कई बार reused किया जा सकता है.
Biomolecules के साथ नमूनों अर्धचालक के Chemoselective functionalization संवेदन, नैदानिक और विश्लेषणात्मक अनुसंधान के क्षेत्रों में अनुप्रयोगों के लिए उच्च चयनात्मक जैविक substrates के साथ पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक सामग्री को एकीकृत करने की संभावना को खोलता है. ऐसे functionalization का एक उदाहरण 8 चित्रा, जहां एनएचएस नमूनों सिलिकॉन चुनिंदा प्रोटीन अणुओं के साथ functionalized किया गया था में दिखाया गया है. सक्रिय और मुक्त कार्बोक्जिलिक एसिड के अंतर reactivities का शोषण करके, हम पहले एन एच एस-functionalized क्षेत्रों nitrilotriacetic एसिड समाप्त (NTA) heterobifunctional linkers चिपका है, और तब परिणामस्वरूप इस्तेमाल कियाNTA नमूनों hexa-हिस्टडीन टैग GFP. चित्रा 8b के चुनिंदा लगाव के लिए एक टेम्पलेट के रूप में सतह स्पष्ट रूप से GFP-संशोधित और hydrolyzed मुक्त carboxylic एसिड क्षेत्रों के बीच अंतर प्रतिदीप्ति तीव्रता से पता चलता है. दोहराया सुविधाओं के आकार और आकार दोनों एनएचएस नमूनों (चित्रा 8a) सतह और GFP संशोधित सतह (चित्रा 8b) के बीच संगत कर रहे हैं, कार्बन passivated सतहों के उल्लेखनीय स्थिरता और मुद्रांकन दृष्टिकोण के चयनात्मकता की पुष्टि. प्रोटोकॉल उनकी टैग प्रोटीन के लिए सीमित नहीं है, और पैटर्न डीएनए और एंटीबॉडी सहित अन्य biomolecules के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
चित्रा 1. जनरल उत्प्रेरक microcontact मुद्रण का प्रतिनिधित्व योजना
चित्रा 2 द्वि स्तरित मीटर की संरचना.जीई और सी पर olecular प्रणाली. प्राथमिक alkyl monolayer सब्सट्रेट के साथ स्थिर जीई सी या सी सी बांड रूपों और एक रासायनिक आभ्यांतरिक और करीब पैक प्रणाली है कि गिरावट से अंतर्निहित सतह की रक्षा प्रदान करता है, (ख) माध्यमिक overlayer प्राथमिक सुरक्षात्मक परत के साथ स्थिर सीसी बांड रूपों और टर्मिनल कार्यात्मक प्रदान करता है. समूहों
चित्रा 3. रिएक्शन (ए) सी और जीई को प्राथमिक सुरक्षा monolayers के गठन का प्रतिनिधित्व योजनाओं (बी)
चित्रा 4 प्राथमिक सुरक्षात्मक monolayer की एक heterobifunctional carbene दाता के साथ रासायनिक functionalization .
चित्रा 5 रिएक्शन योजना एनएचएस functionalized उप के छोटे अणु संशोधनों का प्रदर्शनstrates और इसी XPS के स्पेक्ट्रा
चित्रा 6 उत्प्रेरक पूर्व polymeric मिश्रण, polymerization शर्तों, और नमूनों सल्फोनिक एसिड संशोधित स्टांप SEM छवियों की संरचना और इसी PMMA सी मास्टर
चित्रा 7. SEM और AFM सी और जीई पर नमूनों SAMs की एक अम्लीय टिकट के साथ घर्षण छवियाँ
8 चित्रा शीतल lithographic patterning और जैविक और जैविक अणुओं के साथ passivated सिलिकॉन functionalization:. SEM की छवि नमूनों एनएचएस संशोधित सब्सट्रेट ख: GFP संशोधित सब्सट्रेट के प्रतिदीप्त माइक्रोग्राफ .
प्रस्तुत प्रोटोकॉल या मसिही बिना स्याही का microcontact मुद्रण के फार्म का है कि सार्वभौमिक किसी भी साधारण अच्छी तरह का आदेश दिया monolayers का समर्थन करने में सक्षम सब्सट्रेट करने के लिए लागू किया जा सकता है. इस विधि में, एक टिकट immobilized उत्प्रेरक इसी कार्य समूहों असर सतह पर एक पैटर्न स्थानान्तरण. क्योंकि इस प्रक्रिया स्टाम्प से स्याही हस्तांतरण पर नहीं भरोसा करने के लिए पारंपरिक और प्रतिक्रियाशील μCP वाचाल संकल्प सीमा सतह obviated है, nanoscale वस्तुओं की दिनचर्या के निर्माण की अनुमति है. एक प्राथमिक अत्यधिक आदेश दिया आणविक प्रणाली का समावेश ऑक्सीकरण नुकसान से अंतर्निहित अर्धचालक की पूरी सुरक्षा प्रदान करता है. उसी समय, विधि एक माध्यमिक प्रतिक्रियाशील overlayer का उपयोग करके भारी प्रतिक्रियाशील समूहों के स्थिरीकरण का समर्थन करता है, प्रणाली एक साथ दोनों संरक्षण और functionalization प्राप्त है.
तकनीक स्थिर कार्बन सतह बांड के गठन के साथ शुरू होता है रासायनिक आभ्यांतरिक primar के लिए अनुमति देता हैy monolayer जो ऑक्साइड गठन के लिए एक प्रभावी बाधा के रूप में कार्य करता है. एक माध्यमिक प्रतिक्रियाशील overlayer का गठन टर्मिनल एनएचएस कार्यात्मक समूहों है कि रासायनिक और जैविक moieties की एक किस्म के लिए लगाव अंक के रूप में सेवा प्रदान करता है. यह स्थिर bilayered आणविक प्रणाली बाद हमारे उत्प्रेरक μCP दृष्टिकोण का उपयोग नमूनों है. इस अध्ययन में प्रस्तुत दृष्टिकोण जैविक और जैविक सामग्री का एक व्यापक रेंज के साथ patterning अर्धचालक substrates के लिए एक सामान्य तरीका प्रदान करता है. महंगी, जटिल इंस्ट्रूमेंटेशन के बिना नमूनों जैविक अर्धचालक इंटरफेस बनाने की क्षमता इलेक्ट्रॉनिक्स, नैनो, जैव रसायन और बायोफिज़िक्स जैसे क्षेत्रों में अनेक अवसर प्रदान करता है.
हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है
हम NSF पुरस्कार CMMI 1000724 की वित्तीय सहायता स्वीकार करते हैं.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| XPS spectrometer | Kratos Analytical | ||
| Atomic force microscope | Veeco Instruments, Inc. | ||
| SEM-FEG microscope | FEI | ||
| Fluorescent microscope | Carl Zeiss, Inc. | ||
| Heatblock | VWR international | ||
| Vacuum pump | BOC Edwards | ||
| Water purification system | EMD Millipore | ||
| TESP silicon probes | Veeco Instruments, Inc. | ||
| Silicon | |||
| Pressure Vials | Chemglass | ||
| Vacuum manifold | Chemglass | ||
| UV Lamp | UVP Inc. | ||
| Stamp Material | See references 20 and 18 | ||
| PFTE syringe filters | VWR international | ||
| Nano Strip | Cyantek Corporation | ||
| HCl | Sigma-Aldrich | ||
| Ethanol | Sigma-Aldrich | ||
| Acetone | Sigma-Aldrich | ||
| HF | Sigma-Aldrich | ||
| Chlorobenzene | Sigma-Aldrich | ||
| PCl5 | Sigma-Aldrich | ||
| Propenyl Magnesium Chloride | Sigma-Aldrich | ||
| Octyl Magnesium Chloride | Sigma-Aldrich | ||
| Carbon TetraChloride | Sigma-Aldrich | ||
| Boc protected ethylenediamine | Sigma-Aldrich | ||
| TFA | Sigma-Aldrich | ||
| Sodium 2-mercaptoethanesulfonate | Sigma-Aldrich | ||
| 4N HCl solution in dioxane | Sigma-Aldrich | ||
| Lysine-N,N-diacetic acid | Sigma-Aldrich | ||
| Et3N | Sigma-Aldrich | ||
| DMF | Sigma-Aldrich | ||
| NiSO4 | Sigma-Aldrich | ||
| NaP | Sigma-Aldrich | ||
| NaCl | Sigma-Aldrich | ||
| imidazole | Sigma-Aldrich | ||
| PBS | Sigma-Aldrich |
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ReplyPosted by: Vladislav P.January 10, 2013, 1:56 AM