RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
نحن هنا وصف طريقة بسيطة لfunctionalization الزخرفة السيليكون والجرمانيوم مع monolayers التفاعل العضوي والتظاهر أكسيد خالية من ركائز منقوشة مع الجزيئات الصغيرة والبروتينات. نهج يحمي الأسطح تماما من أكسدة المواد الكيميائية ، ويوفر دقة السيطرة على التشكل الميزة ، ويوفر سهولة الوصول إلى أنماط التمييز كيميائيا.
يعتمد تطوير الأجهزة الإلكترونية الهجينة إلى حد كبير على تكامل المواد العضوية (الحيوية) وأشباه الموصلات غير العضوية من خلال واجهة مستقرة تسمح بنقل الإلكترون بكفاءة وتحمي الركائز الأساسية من التحلل التأكسدي. يمكن حماية أشباه الموصلات من المجموعة الرابعة بشكل فعال باستخدام طبقات أحادية التجميع ذاتية الترتيب (SAMs) عالية الترتيب تتكون من سلاسل ألكيل بسيطة تعمل كحواجز منيعة لكل من المحاليل العضوية والمائية. ومع ذلك ، فإن آلات الألكيل البسيطة خاملة وغير قابلة للاستيعاب لتقنيات الزخرفة التقليدية. الدافع وراء تثبيت الأنظمة الجزيئية العضوية على أشباه الموصلات هو نقل وظائف جديدة إلى السطح يمكنها توفير وظيفة بصرية وإلكترونية وميكانيكية ، بالإضافة إلى النشاط الكيميائي والبيولوجي.
< p class = "jove_content" > الطباعة اللاصقة الدقيقة (μCP) هي تقنية حجرية ناعمة لزخرفة SAMs على أسطح لا تعد ولا تحصى. 1-9 على الرغم من بساطته وتعدد استخداماته ، فقد اقتصر النهج إلى حد كبير على الأسطح المعدنية النبيلة ولم يتم تطويره بشكل جيد لنقل الأنماط إلى ركائز مهمة تقنيا مثل السيليكون الخالي من الأكسيد والجرمانيوم. علاوة على ذلك ، نظرا لأن هذه التقنية تعتمد على انتشار الحبر لنقل النمط من المطاط الصناعي إلى الركيزة ، فإن دقة هذه الطباعة التقليدية تقتصر بشكل أساسي على ما يقرب من 1 μ m.10-16على عكس الطباعة التقليدية ، يعتمد زخرفة μCP بدون حبر على تفاعل محدد بين ركيزة مثبتة على السطح ومحفز مرتبط بالطوابع. نظرا لأن هذه التقنية لا تعتمد على تكوين SAM المنتشر ، فإنها توسع بشكل كبير تنوع الأسطح القابلة للنقوش. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التقنية الخالية من الحبر تتجنب قيود حجم الميزة التي يفرضها الانتشار الجزيئي ، مما يسهل تكرار ميزات صغيرة جدا (<200 نانومتر). 17-23 ومع ذلك ، حتى الآن ، تم استخدام μCP الخالي من الحبر بشكل أساسي لتصميم الأنظمة الجزيئية المضطربة نسبيا ، والتي لا تحمي الأسطح الأساسية من التدهور.
هنا ، نبلغ عن طريقة بسيطة وموثوقة عالية الإنتاجية لتزيين السيليكون والجرمانيوم المخلل مع طبقات أحادية عضوية تفاعلية ونظهر وظيفية انتقائية للركائز المزخرفة مع كل من الجزيئات الصغيرة والبروتينات. تستخدم هذه التقنية نظاما ثنائي الطبقات تفاعلي مسبقا من NHS على السيليكون الخالي من الأكسيد والجرمانيوم. يتم تحلل جزء NHS بطريقة خاصة بالنمط باستخدام ختم أكريليت معدل بحمض السلفونيك لإنتاج أنماط مميزة كيميائيا من الأحماض الكربوكسيلية الحرة والمنشطة من NHS. أحد القيود الكبيرة على دقة العديد من تقنيات μCP هو استخدام مادة PDMS التي تفتقر إلى الصلابة الميكانيكية اللازمة لنقل الدقة العالية. للتخفيف من هذا القيد ، استخدمنا بوليمر أكريليت البولي يوريثين ، وهو مادة صلبة نسبيا يمكن تشغيلها بسهولة مع شقوق عضوية مختلفة. يحمي نهج الزخرفة الخاص بنا كلا من السيليكون والجرمانيوم تماما من الأكسدة الكيميائية ، ويوفر تحكما دقيقا في شكل وحجم الميزات المزخرفة ، ويتيح وصولا سهلا إلى الأنماط المميزة كيميائيا والتي يمكن تشغيلها بشكل أكبر مع كل من الجزيئات العضوية والبيولوجية. النهج عام وقابل للتطبيق على الأسطح الأخرى ذات الصلة بالتكنولوجيا.
1A. الأولية على تشكيل المونولاير سيليكون
1B. الأولية تشكيل المونولاير على الجرمانيوم
2. NHS Functionalization الركيزة على السيليكون والجرمانيوم
3. جزيء صغير Functionalization
4. الحمضية البولي أكريليت قسائم (بوا) إعداد
5. الحفاز الطباعة والتحليل SEM / فؤاد
6. الزخرفه والبروتين والميكروسكوب نيون
7. الزخرفه والبروتين والميكروسكوب نيون
8. ممثل النتائج :
ويرد مثال لينة الزخرفة الحجرية نانو حفاز في الشكل 7. النهج يخلق أنماط chemoselective على أكسيد خالية من السيليكون والجرمانيوم ، والتي يمكن functionalized orthogonally الكيميائية تختلف مع والأنصاف البيولوجية. التفاعل بين الركيزة NHS - functioanlized والطابع الحفاز منقوشة يؤدي إلى التحلل من الأنصاف NHS في مجالات الاتصال امتثالي ، مما أسفر عن منقوشة تحمل الركيزة bifunctional مناطق NHS المنشط والأحماض الكربوكسيلية الحرة. نظرا لdiffusايون طبيعة خالية من أسلوبنا ، ونحن على مقربة من تحقيق هذا القرار من ضوئيه. على سبيل المثال ، يبين الشكل 7 ميزات نانومتر 125 ، التي استنسخت بشكل موحد في جميع أنحاء سطح السيليكون الركيزة بأكمله. بشكل ملحوظ ، ويمكن إعادة استخدامها الطابع الحفاز عدة مرات دون أن تفقد فعاليتها.
functionalization Chemoselective أشباه الموصلات منقوشة مع الجزيئات الحيوية يفتح احتمال دمج المواد الالكترونية التقليدية مع ركائز البيولوجية انتقائي للغاية لتقديم الطلبات في الاستشعار عن بعد ، التشخيص ، ومجالات البحوث التحليلية. ويرد مثال على هذه functionalization في الشكل 8 ، حيث كان functionalized انتقائي NHS نقوش السيليكون مع جزيئات البروتين. من خلال استغلال الفرق reactivities من الأحماض الكربوكسيلية المنشط وحرة ، ونحن الملصقة first nitrilotriacetic حمض إنهاء (NTA) linkers heterobifunctional إلى المناطق NHS - functionalized ، ثم استخدم الناتجةNTA نقوش سطح كقالب لمرفق الانتقائي للسداسي الحامض الاميني الموسومة GFP. 8B الشكل يظهر بوضوح كثافة الفرق بين مضان GFP المعدلة وتحلل الأحماض الكربوكسيلية المناطق الحرة. حجم وشكل ملامح منسوخة تتسق بين السطحية منقوشة NHS (الشكل 8A) وGFP معدلة والسطحية (8B الشكل) ، مؤكدا على استقرار ملحوظ من الكربون تخميلها السطوح والانتقائية للنهج دمغ. ولا يقتصر البروتوكول على البروتين صاحب الموسومة ، ويمكن استخدامها لنمط الجزيئات الحيوية الأخرى بما في ذلك الحمض النووي والأجسام المضادة.

الرقم المخطط العام 1. تمثل الحفاز الطباعة microcontact

الشكل 2 : هيكل ثنائي الطبقات مolecular النظام على قه وسي. الألكيل الأولية المونولاير أشكال مستقرة GE - C أو C - سي السندات مع الركيزة ويوفر نظام خاملة كيميائيا ومعبأة وثيق يحمي سطح الكامنة من التدهور. (ب) overlayer أشكال السندات الثانوية CC مستقرة مع طبقة واقية الأولية وتوفر محطة وظيفية المجموعات

الشكل 3. المخططات التي تمثل رد الفعل تشكيل monolayers الحماية في المقام الأول على سي (A) وجنرال الكتريك (B)

الشكل 4. functionalization الكيميائية للأحادي الطبقة الوقائية الأولية مع المانحين carbene heterobifunctional

الشكل 5. مخطط يدل رد الفعل التعديلات جزيء صغير من NHS - functionalized الفرعيةstrates والأطياف XPS المقابلة

الشكل 6. تكوين الخليط قبل البوليمرية الحفاز ، وظروف البلمرة ، والصور SEM من الطوابع منقوشة حمض السلفونيك تعديل والمناظرة ، سي سيد PMMA

الرقم 7. SEM و AFM من الاحتكاك الصور المنقوشة على صواريخ سام سي وقه مع طابع الحمضية

الرقم 8 لينة والزخرفة الحجرية functionalization من السيليكون تخميلها مع الجزيئات العضوية والبيولوجية أ :.. صورة SEM من نمط NHS المعدلة الركيزة ب : صورة مجهرية من نيون الركيزة تعديل GFP.
ليس لدينا ما تكشف
نحن هنا وصف طريقة بسيطة لfunctionalization الزخرفة السيليكون والجرمانيوم مع monolayers التفاعل العضوي والتظاهر أكسيد خالية من ركائز منقوشة مع الجزيئات الصغيرة والبروتينات. نهج يحمي الأسطح تماما من أكسدة المواد الكيميائية ، ويوفر دقة السيطرة على التشكل الميزة ، ويوفر سهولة الوصول إلى أنماط التمييز كيميائيا.
نعترف الدعم المالي للجائزة NSF CMMI - 1000724.
| اسم الكاشف | الشركة / النموذج |
|---|---|
| XPS مطياف | كراتوس المحور الترا |
| مجهر القوة الذرية | Veeco D3100 |
| SEM - FEG المجهر | الاتحاد الدولي للفروسية XL30 |
| الفلورسنت المجهر | زايس تصوير محوري |
| Heatblock | VWR |
| فراغ مضخة | BOC ادواردز |
| نظام تنقية المياه | ميليبور |
| TESP تحقيقات السيليكون | Veeco |
| السيليكون | |
| الضغط قوارير | Chemglass |
| فراغ مشعب | Chemglass |
| مصباح الأشعة فوق البنفسجية | UVP |
| ختم المواد | أنظر المراجع 20 و 18 |
| مرشحات PFTE حقنة | VWR |
| نانو قطاع | Cyantek |
| حمض الهيدروكلوريك | سيغما |
| الإيثانول | سيغما |
| الأسيتون | سيغما |
| HF | سيغما |
| كلور البنزين | سيغما |
| PCL5 | سيغما |
| كلوريد المغنيسيوم بروبينيل | سيغما |
| كلوريد المغنيسيوم الأوكتيل | سيغما |
| رابع كلوريد الكربون | سيغما |
| BOC الإيثيلنديامين المحمية | سيغما |
| TFA | سيغما |
| الصوديوم 2 - mercaptoethanesulfonate | سيغما |
| 4N حمض الهيدروكلوريك في حل ديوكسان | سيغما |
| يسين - N ، N - diacetic حمض | سيغما |
| وآخرون 3 N | سيغما |
| DMF | سيغما |
| NISO 4 | سيغما |
| برنامج العمل الوطني | سيغما |
| كلوريد الصوديوم | سيغما |
| إيميدازول | سيغما |
| برنامج تلفزيوني | سيغما