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软平版功能化和图案无氧化硅和锗
软平版功能化和图案无氧化硅和锗
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JoVE Journal Bioengineering
Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

软平版功能化和图案无氧化硅和锗

Full Text
14,936 Views
12:38 min
December 16, 2011

DOI: 10.3791/3478-v

Carleen M. Bowers1, Eric J. Toone1, Robert L. Clark2, Alexander A. Shestopalov3

1Department of Chemistry,Duke University , 2Hajim School of Engineering and Applied Sciences,University of Rochester , 3Department of Chemical Engineering,University of Rochester

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Summary

在这里,我们描述了一个简单的方法,图案无氧化硅和锗活性有机单层和展示与小分子和蛋白质的图案基板官能。这种方法完全保护表面化学氧化,提供以上功能形态的精确控制,并提供随时获得化学歧视模式。

Transcript

该协议展示了如何使用高效且作简单的打印协议在锗中与反应性有机单层一起图案化无氧化物硅。还证明了小分子和蛋白质的图案底物的选择性功能化。该方案的第一步是用高度稳定的初级有机单层共价修饰硅或锗衬底。

这可以保护下面的无机有机界面免受反应降解和氧化损伤。形成共价连接的羟基 smide 酯外层以提供潜在的水解和反应功能作为第二步,均匀的双层 NHS 改性基材通过使用图形硫酸改性弹性印章与印章水解 NHS 基团的图形化,从而形成化学上不同的 NHS 活化和游离羧酸的图案。接下来,用有机小分子和蛋白质对图案底物进行功能化。

此步骤首先修复 NI Trello 即可完成。三乙酸终止了与 NHS 功能化区域的异功能接头,其次,通过选择性连接六组胺标记的绿色荧光蛋白。该方法产生了出色的结果,差异荧光强度模式非常清晰,在多次表面修饰后非常稳定

。

因此,与现有方法相比,这种技术的主要优势是准确性。图案实际上是由邮票本身的准确性控制的,而不是由扩散控制的。该项目最初的想法是,依赖于催化反应而不是简单沉积的图案化技术必须具有许多优势。

首先,催化剂不会在反应中消耗,并且可以多次重复使用。与传统的印刷或沉积不同,您不断需要提供新的图案材料。在我们的早期工作中,我们实际上将催化剂分子拴在 A FM 尖端上,然后我们沿着表面进行药物处理,就像机床一样进行图案化。

但弹性印记是并行制造应用 Ready 的逻辑延伸。该方案最重要的方面之一是使用双层分子系统。该系统使我们能够对无氧化物和有机底物进行食用和功能化。

理想情况下,初始初级 Sam 应实现所有表面暴露原子的完全终止,并形成一个紧密堆积的分子系统,这可以保护表面免受氧化和降解。二级覆盖层应包含末端官能团,可以通过额外的化学转变进一步修饰。传统微接触打印分辨率的重大限制是图案和分子的扩散。

我们的方法允许当前在茎上移动的催化剂与附着在硅或锗上的衬底之间的化学反应。由于这种特性,我们的技术更多地模拟了非常小的 100 纳米尺寸特征。或者因为该方法会产生化学模式,所以可以通过与不同的生物和有机分子的特定反应来使它们功能化。

该程序需要使用多种危险化学品,例如氢氟酸、纳米芯片溶液和氯化五磷。使用这些试剂时,穿戴合适的防护服并在通风良好的环境中工作非常重要。该协议最具挑战性的部分是将氯化表面快速移动到 greenard 溶液中。

为了避免氧化层的重整,首先准备一个硅 11 晶圆。将其切成一厘米见方的基材,除尘并用水和过滤的乙醇冲洗。接下来,通过将硅衬底浸入含有纳米的玻璃盘中来去除任何有机污染物。

条状溶液加热至 75 摄氏度。等待 15 分钟,然后冲洗干净。用去离子过滤水清洁每个基材。

在 5%HF 溶液中对每个衬底进行 5 分钟的浸泡,以去除天然氧化层,然后用氮气干燥无氧化物的硅。要生产氯化底物,请立即将每个无氧化物硅片浸入含有 2 毫升饱和氯化磷五氯化物氯溶液的闪烁瓶中。反应完成后。

让样品瓶在室温下冷却。用氯苯冲洗每个表面,并在过滤的氮气下干燥。接下来,将每个氯化硅表面放入含有 4 毫升丙醇氯化镁的压力瓶中。

将压力瓶在 130 摄氏度下孵育 24 小时。压力瓶冷却至室温后,用二氯甲烷和乙醇快速冲洗每个表面,并在过滤的氮气下干燥,就像制备硅衬底一样。将锗晶片切成一厘米见方,除尘,用水和过滤的乙醇与锗冲洗。

将

底物浸入丙酮培养皿中 20 分钟,去除有机污染物。然后将它们浸入 10% HCL 溶液中 15 分钟。用氮气干燥底物,并将每个氯化表面放入含有 4 毫升八氯化镁的压力瓶中。

将样品瓶在 130 摄氏度下孵育 48 小时。孵育后,让样品瓶冷却至室温,并用二氯甲烷和乙醇快速冲洗每个晶片。在过滤的氮气下干燥晶片。

首先将几滴 NHS Diaz 溶液滴到甲基封端的溶液上。让溶液扩散到整个表面。将表面置于紫外线灯下 30 分钟。

然后在表面加入更多滴 NHS Diaz,让反应继续进行。额外 30 分钟。用二氯甲烷和乙醇冲洗 NHS 改性表面,并在过滤的氮气下干燥。

然后继续对小分子进行功能化。最后,通过 XPS 分析表面以确定元素组成。通过将肿瘤 capto 乙烷磺酸钠混合到 10 毫升四种正常 HCL 溶液中的二恶烷中来开始邮票制备。

在室温下从溶液中搅拌溶液 2 分钟。通过细玻璃过滤器过滤掉氯化钠,然后通过 0.2 微米 PTFE 膜注射器过滤器过滤掉氯化钠。现在取肿瘤 capto ethane s phonic acid 在二氧六环中的澄清溶液,减压蒸发二氧六环。

将所得磺酸与两毫升聚氨酯丙烯酸酯、预聚物混合物在室温下反应,然后在 50 摄氏度的真空下反应。确保将混合物从捕获的耕地中完全释放出来 确保预聚物混合物的成功聚合。重要的是,当与我反应时,永远不要发火。

CAPTA 减弱嵦酸,当在真空上充氧时,当溶液呈粘性时,将其倒入模型硅母版上,并用用 Paraform 包裹的平板载玻片覆盖。然后通过将霉菌暴露在紫外线下来固化霉菌。聚合后,去除载玻片和封口膜,小心地将印章从母版上撕下,将印章切成合适的大小,然后用乙醇和水清洗。

然后用过滤后的氮气干燥。以下是协议中最重要的步骤。将邮票放在 NHS 改性基材的顶部,没有外部负载将它们固定在一起。

请勿运送邮票或施加太大压力。等待 1 分钟,然后冲洗基材并用乙醇水盖章,然后再次用乙醇加热,然后在过滤的氮气下干燥。将邮票储存在室温下以分析产生的图案。

在接触模式下使用横向原子力显微镜和扫描电子显微镜。在此步骤中,我们将 GFP 调动到图形硅表面。我们首先用 NTA 衍生物修饰活化的酯,然后通过镍螯合将 HIIN 标签蛋白固定到表面。

在此步骤中,将目标生物分子保持在适当的温度以避免不必要的降解非常重要。要将蛋白质连接到 NHS 模式、双功能底物上,请将其浸入赖氨酸、nnn 二甲酸和三乙胺的溶液中。一小时后,用水冲洗底物,然后用乙醇冲洗。

现在,将底物在硫酸镍的螯合溶液中孵育 5 分钟。接下来,用水和结合缓冲液冲洗底物,然后将它们浸入冰冷的 GFP 溶液中。1 小时后,用相同的结合缓冲液冲洗底物,然后用 PBS 冲洗。

然后在分析前将底物储存在零摄氏度的 PBS 中。最后,通过荧光显微镜分析表面以可视化 GFP 修饰区域。软 B 光刻纳米图案用于在无氧化物硅上创建化学选择性图案,在锗上,催化图案印章中 NHS 功能化底物之间的反应导致 NHS 部分在确认接触区域水解,产生 NHS 活性和游离羧酸的功能底物承载区域的图案。

由于该方法的无扩散性质,分辨率接近 125 纳米特征中可见的光刻技术。这些特征在整个硅衬底表面均匀再现。打印特征的尺寸与相应的硅母版和催化印章中的尺寸相同。

值得注意的是,催化印章可以多次重复使用而不会降低效率。模式半导体的化疗选择性功能化是通过利用活化羧酸和游离羧酸的不同反应性来实现的。首先,将尼罗三酸末端的异质双功能接头附着在 NHS 功能化区域,然后用于所得的 NHS 模式表面作为六组胺标签 G-F-P-N-H-S 模式选择性连接的模板。

硅用蛋白质分子进行化疗功能化。在荧光显微镜下使用这种方法,GFP 修饰和水解游离羧酸区域之间存在明显的强度差异。复制特征的大小和形状在 NHS 图案和 GFP 改性表面之间是一致的,证实了碳钝化表面的显着稳定性和冲压方法的选择性。

提出的协议是一种墨水形式,较少的微接触印刷,可以普遍应用于任何能够支持简单有序的单层的基材。因为该过程不依赖于从邮票到表面的油墨转移。消除了传统和反应式微接触印刷的漫射分辨率限制。

允许纳米级物体的常规制造。结合初级、高度有序的分子系统,可以完全保护底层半导体免受氧化损伤。CHE 选择性专利的形成为各种生物和有机分子提供了特殊解析的附着点。

通过使用游离和活化尸体案例的不同活性,我们能够在创建的模式上动员组织完整的蛋白质。然而,这种方法不仅限于组织完整蛋白质,还可用于固定其他生物分子,如 DNA 和抗体。看完这个视频,你应该对如何用分子系统和催化模式修饰钝化硅或锗有了很好的了解。

NHS 改性底物。在尝试此过程时,请务必记住在干净无尘的环境中工作。在处理 HF 和 nano 等有害材料时,采取必要的安全预防措施也很重要。脱衣舞。

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