الحمض النووي اوريغامي--بوساطة نانوباتيرنينج الركيزة من الهياكل غير العضوية لتطبيقات الاستشعار

يجمع هذا البروتوكول بين تقنية اوريغامي الحمض النووي من القاعدة إلى القمة مع أساليب من أعلى إلى أسفل للتقنية النانوية التي تسمح بالتلفيق الموازي للهياكل النانوية غير العضوية مع أحجام ميزات نانومتر دون 10 على ركائز مختلفة. يمكن استخدام هذه التقنية لإنشاء مليارات من الهياكل النانوية الدقيقة في وقت واحد ، في أي شكل تقريبًا دون الحاجة إلى طرق نقش باهظة الثمن. هذه الطريقة لديها القدرة على تسخيرها في الاستشعار التطبيقات مثل سطح تعزيز الطيف رامان ، فضلا عن خلق metasurfaces جديدة البصرية.

على الرغم من أن هذا البروتوكول هو بسيط إلى حد ما، وهناك حاجة إلى المزيد من مهارات التصنيع التأديبية، وبالتالي، فإن العرض التوضيحي المرئي سيكون مفيدا للباحثين مع مجموعة متنوعة من الخلفيات. إظهار الإجراء مع بيتري Piskunen سيكون صوفيا جولين، طالب غراد آخر من مختبرنا. لجعل المخزون من خيوط الأساسية، مزيج كميات متساوية من كل من oligonucleotides اللازمة لهيكل التعادل القوس ومزيج 20 ميكرولترات من سبلة M13 MP18 حبلا مع 40 ميكرولترات من حل الأسهم الأساسية و 40 ميكرولترات من 2.5 X طي العازلة في 200 ميكرولتر PCR أنبوب.

ثم الحنّي خليط التفاعل في ثيرسيكلر من 90 إلى 27 درجة مئوية كما هو مبين في الجدول. لإعداد الركيزة، غمر ما يقرب من سبعة من قبل سبعة ملليمتر رقائق قطع من رقاقة الياقوت في وعاء زجاجي من الأسيتون 52 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة على الأقل قبل نقل رقائق في وعاء زجاجي من الأيزوبروبانول لمدة دقيقتين من سونيكيشن. في نهاية سونيكيشن، واستخدام ملاقط لإزالة رقائق من ايزوبروبانول وتجفيف رقائق على الفور مع النيتروجين في أعلى تدفق ممكن مع أسطح رقاقة موازية لاتجاه التدفق.

بالنسبة لترسب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما لطبقة السيليكون غير المتبلورة ، ضع الرقائق المجففة في جهاز ترسب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما وحدد معلمات الترسيب وفقًا لنموذج الجهاز والمعايرة لينمو ما يقرب من 50 نانومترًا من السيليكون غير المتبلور. لعلاج البلازما الأكسجين من طبقة السيليكون غير متبلور، ووضع رقائق في أداة النقش الأيونات التفاعلية وتعيين المعلمات النقش لتوليد البلازما الأكسجين وفقا لنموذج الصك والمعايرة. ثم قم بتشغيل برنامج علاج البلازما الأكسجين.

في غضون 30 دقيقة من علاج البلازما الأكسجين، مزيج خمسة ميكرولترات من محلول اوريغامي الحمض النووي مطوية ومنقّعة مع أربعة ميكرولترات من العازلة قابلة للطي وميكر واحد من كلوريد المغنيسيوم المولر واحد. إيداع 10 ميكرولترات من خليط اوريغامي الحمض النووي على كل رقاقة البلازما الأكسجين المعالجة وتغطية رقائق لمدة خمس دقائق الحضانة في درجة حرارة الغرفة. في نهاية الحضانة، وغسل الأسطح رقاقة مع 100 ميكرولترات من الماء المقطر، شطف المياه ذهابا وإيابا عدة مرات مع ماصة مع تجنب لمس مراكز رقائق.

بعد ashing مرتين إلى ثلاث مرات أكثر كما أظهرت للتو، على الفور الجافة رقائق مع تدفق النيتروجين. لزراعة قناع ثاني أكسيد السيليكون، مزيج 100 غرام من هلام السيليكا مع 30 ملليلتر من الماء المقطر. ضع خليط هلام السيليكا في مجففات ونفصل الجل مع لوحة مثقبة.

بعد 24 ساعة، ضع الرقائق مع اوريغامي الحمض النووي المصفّع على المنصة المثقبة في المجففة ووضع قارورة تحتوي على 10 ملليلتر من رباعي الإيثيليات العظمية على جانب واحد من الرقائق وقارورة تحتوي على 10 ملليلتر من هيدروكسيد الأمونيوم 25٪على الجانب الآخر من الرقائق. ثم ختم الغرفة لاحتضان 20 ساعة في درجة حرارة الغرفة. في نهاية الحضانة، سيكون قد شكلت فيلم ثاني أكسيد السيليكون على المناطق دون هياكل اوريغامي الحمض النووي، وخلق قناع نانومتر 10-20 منقوشة مع الحمض النووي اوريغامي على شكل ثقوب.

لالنقش ايون رد الفعل من ثاني أكسيد السيليكون، ووضع رقائق في أداة النقش الأيونات التفاعلية وتعيين المعلمات الحفر لحفر اثنين إلى خمسة فقط من 2-100 من ثاني أكسيد السيليكون للكشف عن طبقة السيليكون غير متبلور تحت الثقوب في قناع ثاني أكسيد السيليكون. وينبغي أن تكون جميع المعلمات النقش الأمثل للأدوات المختارة، كما المعلمات الصحيحة تعتمد على نوع المعدات وإعداد محددة. قد تكون هناك حاجة إلى بعض التكرارات.

بعد تشغيل برنامج نقش بلازما ثاني أكسيد السيليكون anisotropic ، قم بتعيين معلمات الحفر لاختراق طبقة السيليكون غير المتبلورة 50 نانومتر. ثم تشغيل برنامج النقش السيليكون متساوي التروبي. لترسب البخار المادي، قم بتحميل الرقاقات في غرفة التبخر لأداة ترسب البخار المادية وحدد معدن هدف لاصق.

تعيين برنامج التحكم في سمك للمواد الهدف وسمك وبدء شعاع الإلكترون، محاذاة شعاع إلى الهدف وزيادة التيار شعاع حتى يتم الوصول إلى معدل ترسب من 0.05 نانومتر في الثانية الواحدة. ثم تتبخر حتى يتم التوصل إلى سمك النهائي من اثنين من نانومتر. في نهاية التبخر، حدد المعدن الهدف الثاني دون تنفيس الغرفة أو مقاطعة العملية وتعيين سمك.

محاذاة شعاع الإلكترون إلى الهدف حتى يتحقق 0.05 نانومتر في الثانية معدل الترسب قبل التبخر حتى يتم الوصول إلى سمك 20 نانومتر. وسيتم إنشاء هيكل المعادن على شكل اوريغامي الحمض النووي من خلال ثقوب قناع ثاني أكسيد السيليكون مع ارتفاع إجمالي 22 نانومتر. بعد تنفيس الغرفة، وإزالة العينات.

بالنسبة للاقلاع من حمض الهيدروفلوريك، غمر العينات في النقش القائم على حمض الهيدروفلوريك واستخدم ملاقط بلاستيكية لتحريك العينات بلطف. انتظر طبقة ثاني أكسيد السيليكون لحفر تماما وطبقة معدنية لفصل قبل شطف العينات مع الماء المقطر المزدوج وisopropanol. ثم جفف العينات مع تدفق النيتروجين كما هو موضح.

لالنقش الايون رد الفعل من السيليكون غير متبلور المتبقية، ووضع رقائق في أداة النقش الأيون رد الفعل وتعيين المعلمات النقش من خلال إزالة جميع نانومتر 50 من السيليكون غير متبلور. تشغيل برنامج نقش بلازما السيليكون غير متبلور لإزالة السيليكون غير متبلور المتبقية. ثم إزالة العينات من معدات النقش الأيونية التفاعلية وتخزينها في حاوية مغطاة.

يمكن استخدام Agarose جل الكهربائي والمجهر والقوة الذرية لتحليل الحمض النووي اوريغامي للطي ونوعية تنقية البولي ايثيلين جلايكول. هنا، تظهر صور المجهر التمثيلي للقوة الذرية بعد نمو قناع ثاني أكسيد السيليكون. بينما في هذه الصور، يمكن ملاحظة المجهر الإلكتروني المسح الضوئي من الهياكل النانوية المعدنية النهائية.

في هذه الرسوم البيانية، تم تحليل الوظائف البصرية للهياكل النانوية المعدنية، التي تم قالبها من قبل اوريغامي التعادل القوس. نمو قناع ثاني أكسيد السيليكون أمر بالغ الأهمية للعملية وحساسة إلى حد ما للرطوبة والتفاعلات من TEOS. ولذلك، ينبغي أن يتم التحكم بعناية هذه المعلمات لإعادة إنتاج.

إذا تم دمج تقنية اوريغامي الحمض النووي مع أنماط الحمض النووي ذات الترتيب العالي ، فإنها يمكن أن تمهد الطريق لتصنيع الأسطح والأسطح في نطاق الطول الموجي المرئي.