Name: Funcionalización suaves litográfica y Patrones libre de óxido de silicio y el germanio (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-16T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 38 s
Description: Aprende a funcionalizar silicio y germanio libres de óxido mediante monocapas orgánicas reactivas y microimpresión catalítica. Este método permite patrones químicos estables con alta resolución para aplicaciones biotecnológicas.

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1A. Formación de una sola capa primaria en el silicio <ol><li> Corte de obleas de silicio en sustratos de 1 cm 2, el polvo y enjuague con agua filtrada y el etanol. </li><li> Eliminar la contaminación orgánica, sumergiendo los sustratos de silicio en un recipiente de vidrio que contienen nano tira a 75 º C. Después de 15 minutos, enjuague cada sustrato con agua desionizada y filtrada. </li><li> Lugar de cada sustrato en una solución al 5% de HF (Advertencia: HF es un material extremadamente peligroso) para eliminar la capa de óxido nativo. Después de 5 minutos en seco el óxido de silicio libre de nitrógeno </li><li> Para producir un sustrato de cloro, de inmediato sumergir cada pieza libre de óxido de silicio en un vial de centelleo que contiene 2 ml de grasa saturada PCl 5 en clorobenceno. Esta solución debe ser filtrado a 0,2 micras. </li><li> Montar un condensador vial en la parte superior de cada frasco y colocarlos en una heatblock conjunto a 112 ° C durante una hora. </li><li> Después de la reacción es completa, vamos a viales enfriar y enjuagar cada surface con clorobenceno y seco bajo nitrógeno filtrado. </li><li> Para formar un sustrato propenilo termina, el lugar de cada superficie de silicio tratada con cloro en un vial de presión que contiene 4 ml de cloruro de magnesio propenilo. Coloque el vial de presión en un heatblock a 130 ° C durante 24 horas. </li><li> Tome cada vial de presión de la heatblock y dejar enfriar. </li><li> Enjuague cada superficie rápidamente con DCM y el etanol y seco bajo nitrógeno filtrado. </li></ol> 1B. Formación de una sola capa primaria de germanio <ol><li> Corte de obleas de germanio en sustratos de 1cm2, el polvo y enjuague con agua filtrada y el etanol. </li><li> Eliminar la contaminación orgánica, sumergiendo la superficie en un recipiente de vidrio que contienen acetona durante 20 minutos </li><li> Coloque cada superficie en un 10% de solución de HCl durante 15 minutos. Este proceso al mismo tiempo elimina la capa de óxido nativo y clorados en la superficie. Después de 5 minutos en seco los sustratos con nitrógeno. </li><li> Para formar un sustrato octil-terminado, place cada clorados superficie de germanio en un vial de presión que contiene 4 ml de cloruro de magnesio octilo (2 mM). Coloque el vial de presión en un heatblock a 130 ° C durante 48 horas. </li><li> Tome cada vial de presión de la heatblock y deje enfriar a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague cada superficie rápidamente con DCM y el etanol y seco bajo nitrógeno filtrado. </li></ol> 2. NHS funcionalización del sustrato en el silicio y el germanio <ol><li> Preparar un filtrado 0,1 M NHS-diazirine solución de tetracloruro de carbono. Advertencia: Mantenga la exposición a luz a un mínimo. </li><li> Pipeta unas gotas de la solución sobre la superficie de metilo terminado. Permita que la solución a extenderse por toda la superficie. </li><li> Coloque las superficies bajo una lámpara UV (☐ = 254 nm, 4400/cm2 a 0,74 pulgadas). Deje que las superficies de reaccionar a la luz ultravioleta durante 30 minutos, luego agregar más NHS-diazirine a la superficie y dejar que la reacción continúe durante otros 30 minutos. </li><li> Enjuague el NHS modificado surfaces con DCM y el etanol y seco bajo nitrógeno filtrado. </li></ol> 3. Funcionalización de moléculas pequeñas <ol><li> Reaccionar NHS modificado sustratos en 20 mM de terc-butilo carbamoil (Boc) etilendiamina solución en diclorometano (DCM) durante dos horas a temperatura ambiente. </li><li> Después de la reacción, lavar el sustrato Boc-modificado con DCM y el etanol. </li><li> Desproteger el sustrato Boc modificado con un 25% de ácido trifluoroacético (TFA) en DCM durante una hora a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague la superficie resultante con DCM, el etanol y 10% (w / v) de bicarbonato de potasio en agua y seco bajo nitrógeno filtrado. </li><li> Analizar todas las superficies por XPS para determinar la composición elemental. </li></ol> 4. Ácidos de poliuretano acrilato Stamp (PUA) Preparación <ol><li> Diluir acrilato A un 30% con B triacrilato de trimetilolpropano etoxilado para reducir la viscosidad. Añadir fotoiniciadores C y D a la mezcla de reacción (Fig.Ure 6). </li><li> Añadir sodio 2-mercaptoethanesulfonate (0,2 g, 1,22 mmol) a una solución 4N HCl en dioxano (10 ml) y se agita a temperatura ambiente durante 2 minutos. </li><li> Filtrar el cloruro de sodio por un filtro de cristal y luego a través de una membrana de 0,2 μ m jeringa filtro PTFE para proporcionar una solución clara de 2-ácido mercaptoethanesulfonic en dioxano. </li><li> Se evaporan bajo presión reducida dioxano </li><li> Reaccionar el ácido sulfónico resultante con 2 ml de la mezcla de poliuretano-acrilato prepolymeric a temperatura ambiente y luego al vacío a 50 º C. Asegúrate de liberar por completo la mezcla de burbujas de aire atrapadas. </li><li> Enfriar la solución resultante a temperatura ambiente y se polimerizan entre dos portaobjetos de vidrio o una lámina de vidrio y un maestro por la exposición a los rayos UV durante 2 horas a temperatura ambiente. </li><li> Después de la polimerización, pelar cuidadosamente el sello de la maestra y lavar el sello con etanol y agua y seque con nitroge filtradan. </li></ol> 5. Impresión de catalizador y análisis SEM / AFM <ol><li> Lugar correspondiente de poliuretano-acrilato sello en la parte superior del sustrato NHS-modificado a temperatura ambiente durante un minuto sin carga externa para mantenerlos juntos. </li><li> Después de la reacción, por separado el sello y el sustrato. </li><li> Enjuague la superficie con etanol, agua, etanol y luego seca con nitrógeno filtrado. </li><li> Enjuague el sello con el etanol, agua, etanol y luego seca con nitrógeno filtrado. </li><li> Mantenga sellos a temperatura ambiente antes de la próxima aplicación. </li><li> Analizar el patrón de producción con el modo de contacto lateral microsopy de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido (SEM) </li></ol> 6. Patrones de proteínas y microscopía de fluorescencia <ol><li> Sumerja el sustrato NHS-patrón bifuncional en lisina-N, N-diacético (20 mM) y Et3N (100 mM) en DMF: H20 (1:1) a temperatura ambiente durante 1 hora y luego enjuaga conagua y etanol. </li><li> Incubar los sustratos en 50 mM NiSO4 solución durante 5 minutos a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague los sustratos quelados con agua abundante y tampón de unión (20 NaP mM, 250 mM NaCl, 10 mM imidazol, pH 7,5) y se sumergen en una solución de filtrado GFP (~ 40 μ M) durante 1 hora a 0 ° C. </li><li> Lavar inmediatamente los sustratos con tampón de unión seguida de PBS (pH 7,4). </li><li> Mantener hidratado sustratos en PBS a 0 º C hasta que estuvieran listos para el análisis de microscopía de fluorescencia. </li></ol> 7. Patrones de proteínas y microscopía de fluorescencia <ol><li> Sumerja el sustrato NHS-patrón bifuncional en lisina-N, N-diacético (20 mM) y Et3N (100 mM) en DMF: H 2 0 (1:1) a temperatura ambiente durante 1 hora y luego enjuaga con agua y el etanol. </li><li> Incubar los sustratos en 50 mM NiSO4 solución durante 5 minutos a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague los sustratos quelados excesivamente wagua ITH y tampón de unión (20 NaP mM, 250 mM NaCl, 10 mM imidazol, pH 7,5) y se sumergen en una solución de filtrado GFP (~ 40 M) durante 1 hora a 0 ° C. </li><li> Lavar inmediatamente los sustratos con tampón de unión seguida de PBS (pH 7,4). </li><li> Mantener hidratado sustratos en PBS a 0 º C hasta que estuvieran listos para el análisis de microscopía de fluorescencia. </li></ol> 8. Los resultados representativos: Un ejemplo de soft-litográfica patrón nano catalizador se muestra en la Figura 7. El enfoque crea patrones en quimioselectiva libre de óxido de silicio y germanio, que puede ser ortogonalmente funcionalizados con diferentes productos químicos y restos biológicos. La reacción entre el sustrato NHS-functioanlized y el sello estampado catalizador conduce a la hidrólisis de los restos del SNS en las áreas de contacto de conformación, produciendo un patrón regiones bifuncional teniendo sustrato de NHS activa y libre de ácidos carboxílicos. Debido a la diffusla naturaleza de iones libres de nuestro método, conseguir una resolución similar a la de la fotolitografía. Por ejemplo, la figura 7 muestra las características 125 nm, que se reproducen de manera uniforme en la superficie de silicio sustrato. Sorprendentemente, el sello de catalizador puede ser reutilizado varias veces sin perder eficiencia. Funcionalización quimioselectiva de semiconductores con dibujos de biomoléculas abre la perspectiva de la integración de los materiales tradicionales de electrónica con sustratos biológicos altamente selectiva para aplicaciones en sensores, diagnósticos, y las áreas de análisis de la investigación. Un ejemplo de funcionalización como se muestra en la Figura 8, donde el NHS patrón de silicio se funcionalizados selectivamente con las moléculas de proteínas. Mediante la explotación de la reactividad diferencial de los ácidos carboxílicos activados y libre, en primer lugar fijado nitrilotriacético terminado ácido (NTA) enlazadores heterobifuncionales a las regiones NHS-funcionalizados, y luego se usa el resultadoNTA-con dibujos de superficie como una plantilla para la fijación selectiva de 8b hexa-histidina de etiquetado GFP. Figura muestra claramente la intensidad de fluorescencia diferencial entre GFP-modificado y se hidroliza regiones libres de ácido carboxílico. El tamaño y la forma de replicar las características son consistentes entre ambos NHS superficie modelada (Figura 8) y GFP-modificado la superficie (Figura 8b), lo que confirma la notable estabilidad de pasivado de carbono-las superficies y la selectividad del método de estampado. El protocolo no se limita a Su-etiquetados proteínas, y puede ser utilizado para otros biomoléculas como el ADN patrón y los anticuerpos. <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Esquema general que representa la impresión microcontacto catalítico <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Estructura de la bi-capa msistema olecular en Ge y el Si. Primaria monocapa alquilo formas estables Ge-C o C-Si los bonos con el sustrato y ofrece un sistema químicamente inerte y lleno de cierre que protege la superficie subyacente de la degradación. (B) sobrecapa secundaria forma enlaces estables CC con capa de protección primaria y proporciona terminales funcionales grupos <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Esquemas de reacción que representa la formación de monocapas de primaria de protección sobre el Si (A) y Ge (B) <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig4.jpg" alt="Figura 4" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 4"> Figura 4. Funcionalización química de la monocapa de protección primaria con un donante carbeno heterobifuncionales <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig5.jpg" alt="Figura 5" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 5"> Esquema de la figura 5. Reacción demuestra modificaciones de moléculas pequeñas de NHS-funcionalizados subsustratos y los correspondientes espectros de XPS <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig6.jpg" alt="Figura 6" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 6"> Figura 6. Composición del catalizador pre-mezcla polimérica, condiciones de polimerización, y las imágenes de SEM de los patrones de ácido sulfónico modificada sello y el maestro correspondiente de PMMA-Si <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig7.jpg" alt="Figura 7" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 7"> Figura 7. SEM y AFM imágenes de fricción de SAMs patrón de Si y Ge, con un sello de ácido <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig8.jpg" alt="Figura 8" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 8"> Figura 8 Soft-litográfica patrones y funcionalización de silicio pasivado con moléculas orgánicas y biológicas a:.. La imagen SEM de la NHS patrón modificado con sustrato b:. Micrografía fluorescente GFP de sustrato modificado.

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</ol>

No tenemos nada que revelar

El protocolo presentado es una forma o de impresión por microcontacto sin tinta que puede aplicarse universalmente a cualquier sustrato capaz de soportar simples y bien ordenado monocapas. En este método, un sello inmovilizada catalizador de transferencia de un patrón para una superficie de apoyo correspondientes grupos funcionales. Debido a que el proceso no se basa en la transferencia de la tinta de sello a la superficie de la limitación de resolución difusivo de μCP tradicionales y reactivos se obvia, lo que permite la fabricación de rutina de los objetos a nanoescala. La incorporación de una primaria muy ordenado sistema molecular proporciona una protección completa de los semiconductores subyacente de los daños de oxidación. Al mismo tiempo, el método es compatible con la inmovilización de los voluminosos grupos reactivos mediante la utilización de una sobrecapa reactiva secundaria, que en conjunto el sistema alcanza la protección y funcionalización. La técnica comienza con la formación de la superficie estable enlaces carbono-que permite químicamente inerte Primarmonocapa y que sirve como una barrera efectiva a la formación de óxido. Formación de una sobrecapa reactiva secundaria ofrece grupos terminales NHS funcionales que sirven como puntos de anclaje para una variedad de grupos químicos y biológicos. Esta estabilidad del sistema molecular de dos capas es posteriormente modelado utilizando nuestro enfoque μCP catalítico. El enfoque presentado en este estudio ofrece un método general para sustratos semiconductores patrón con una amplia gama de materiales orgánicos y biológicos. La capacidad para crear patrones orgánicos semiconductores interfaces sin instrumentación costoso, complejo ofrece numerosas oportunidades en campos como la electrónica, la nanotecnología, la bioquímica y la biofísica.

<table border="1"><tbody><tr><th> Nombre del reactivo </th><th> Empresa / modelo </th></tr><tr><td> XPS espectrómetro </td><td> Kratos eje ultra </td></tr><tr><td> Microscopio de fuerza atómica </td><td> Veeco D3100 </td></tr><tr><td> SEM-FEG microscopio </td><td> FEI XL30 </td></tr><tr><td> Microscopio de fluorescencia </td><td> Zeiss Axio Imager </td></tr><tr><td> Heatblock </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Bomba de vacío </td><td> Boc Edwards </td></tr><tr><td> Sistema de purificación de agua </td><td> Millipore </td></tr><tr><td> TESP sondas de silicio </td><td> Veeco </td></tr><tr><td> Silicio </td><td></td></tr><tr><td> Los viales de presión </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Vacío en el colector </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Lámpara UV </td><td> UVP </td></tr><tr><td> Material del sello </td><td> Véanse las referencias 20 y 18 </td></tr><tr><td> PFTE filtros de jeringa </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Nano Franja </td><td> Cyantek </td></tr><tr><td> HCl </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Etanol </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Acetona </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> HF </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Clorobenceno </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> PCl5 </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Propenil Cloruro de Magnesio </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Cloruro de Magnesio octilo </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Tetracloruro de carbono </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Boc protegido etilendiamina </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> TFA </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> De sodio 2-mercaptoethanesulfonate </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> 4N una solución de HCl en dioxano </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Lisina-N, N-diacético </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Et 3 N </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> DMF </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> NiSO4 </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> NaP </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> NaCl </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> imidazol </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> PBS </td&gt; <td> Sigma </td></tr></tbody></table>

funcionalización suaves litográfica y patrones libre de óxido de silicio y el germanio

Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

El desarrollo de híbridos de dispositivos electrónicos se basa en gran parte de la integración de la (bio) materiales orgánicos e inorgánicos semiconductores a través de una interfaz estable que permita el transporte de electrones eficiente y protege sustratos subyacentes de la degradación oxidativa. Grupo IV semiconductores pueden ser efectivamente protegido con muy ordenada monocapas auto-ensambladas (SAMs), compuesto por simples cadenas de alquilo que actúan como barreras impermeables a las soluciones orgánicas y acuosas. Simples SAM alquilo, sin embargo, son inertes y no susceptibles a las técnicas de modelado tradicionales. La motivación para la inmovilización de los sistemas orgánicos moleculares en los semiconductores es la transmisión de una nueva funcionalidad a la superficie que puede proporcionar una función óptica, electrónica y mecánica, así como la actividad química y biológica. Impresión por microcontacto (CP μ) es una técnica suave litográfica para SAMs patrones en las superficies múltiples. 1-9 A pesar de su simpinformación y publicidad y la versatilidad, el enfoque se ha limitado a las superficies de metal noble y no ha sido bien desarrollada para la transferencia de modelo a los sustratos tecnológicos importantes, como libre de óxido de silicio y el germanio. Además, dado que esta técnica se basa en la difusión de tinta para transferir patrones de elastómero de sustrato, la resolución de la impresión tradicional, se limita esencialmente a cerca de 1 μ m. 10.16 En contraste con la impresión tradicional, patrones sin tinta CP μ se basa en una reacción específica entre una superficie inmovilizada sustrato y un catalizador de marca de ruedas. Porque la técnica no se basa en la formación por difusión SAM, se amplía significativamente la diversidad de superficies patternable. Además, la técnica sin tinta evita las limitaciones de tamaño de la característica impuesta por la difusión molecular, lo que facilita la replicación de características muy pequeñas (&lt;200 nm). 17-23 Sin embargo, hasta ahora, sin tinta μ CP se ha utilizado principalmente para modelar sistemas moleculares relativamente desordenada, que no protegen las superficies subyacentes de la degradación. En este sentido, un informe simple, fiable y de alto rendimiento método para modelar pasivado de silicio y germanio con reactivos orgánicos monocapas y demostrar funcionalización selectiva de los sustratos con dibujos de ambas moléculas pequeñas y proteínas. La técnica utiliza un preformado NHS reactiva el sistema de dos capas de óxido libre de silicio y germanio. La fracción del NHS se hidroliza en forma de patrones específicos con un ácido sulfónico modificada acrilato sello para producir patrones químicamente distintas de NHS-activa y libre de ácidos carboxílicos. Una limitación significativa a la resolución de muchas de las técnicas μ CP es el uso de material de PDMS que carece de la rigidez mecánica necesaria para la transferencia de alta fidelidad. Para paliar esta limitación se utilizó un polímero de acrilato de poliuretano, un material relativamente rígido que se puedefácilmente funcionalizadas con diferentes restos orgánicos. Nuestro enfoque de modelado completamente protege tanto de silicio y germanio a partir de la oxidación química, proporciona un control preciso sobre la forma y el tamaño de las características de modelado, y le da acceso inmediato a los patrones químicos que pueden ser discriminados más funcionalizados con moléculas orgánicas y biológicas. El enfoque es general y aplicable a otras superficies tecnológicamente relevantes.

A continuación se describe un método sencillo para modelar funcionalización libres de óxido de silicio y germanio con reactivos orgánicos monocapas y demostrar de los sustratos con dibujos de pequeñas moléculas y proteínas. El enfoque completamente protege las superficies de oxidación química, proporciona un control preciso sobre la morfología característica, y proporciona acceso rápido a los patrones discriminar químicamente.

Funcionalización suaves litográfica y Patrones libre de óxido de silicio y el germanio

El desarrollo de dispositivos electrónicos híbridos depende en gran medida de la integración de materiales (bio)orgánicos y semiconductores inorgánicos a través de un...

Este protocolo muestra cómo crear patrones de silicio libre de óxido en germanio mediante monocapas orgánicas reactivas, utilizando un protocolo de impresión altamente eficiente y operativamente sencillo. También se demuestra la funcionalización selectiva de los sustratos patrones con moléculas pequeñas y proteínas. El primer paso del protocolo consiste en modificar covalentemente sustratos de silicio o germanio con una monocapa orgánica primaria altamente estable.Esto protege la interfaz orgánica inorgánica subyacente frente a la degradación reactiva y al daño oxidativo. Se forma una capa superior de éster hidroxi-amida unida covalentemente para proporcionar funcionalidades latentes hidrolíticas y reactivas. Como segundo paso, los sustratos modificados con bicapa uniforme de NHS se estructuran mediante impresión catalítica por microcontacto, utilizando un sello elastomérico modificado con ácido sulfónico. El contacto con el sello hidroliza los grupos NHS, formando así patrones de ácidos carboxílicos libres y activados con NHS, químicamente distintos. A continuación, los sustratos patrones se funcionalizan con moléculas orgánicas pequeñas y proteínas.Este paso se completa primero fijando el NI Trello. Tri ácido acético terminado en enlazadores heterofuncionales a las regiones funcionalizadas con NHS y, en segundo lugar, mediante la unión selectiva de la proteína verde fluorescente etiquetada con hexa histamina. El enfoque produce excelentes resultados con patrones de intensidad de fluorescencia diferencial que son bastante claros en un patrón de integridad notablemente estable tras múltiples modificaciones superficiales.Por lo tanto, la principal ventaja de esta técnica frente a los métodos existentes es la precisión. El patrón está realmente controlado por la exactitud del sello mismo, en contraposición a la difusión. El proyecto se inició originalmente a partir de la idea de que las técnicas de patrones que dependen de una reacción catalítica, en lugar de una simple deposición, deben tener numerosas ventajas.Por un lado, los catalizadores no se consumen en la reacción y pueden reutilizarse varias veces, a diferencia de la impresión o deposición tradicional, donde es necesario suministrar continuamente nuevos materiales para el patrón. En nuestros trabajos iniciales, en realidad anclamos una molécula de catalizador a una punta de microscopio de fuerza atómica (AFM) y luego la arrastramos sobre la superficie en un proceso serial, similar a una herramienta máquina, para crear el patrón.Pero el sello elastomérico fue una extensión lógica para aplicaciones de fabricación paralela. Uno de los aspectos más importantes del protocolo es el uso del sistema molecular en bicapa. El sistema nos permite tanto grabar como funcionalizar sustratos libres de óxido y sustratos orgánicos.En condiciones ideales, el SAM primario inicial debería lograr la terminación completa de todos los átomos expuestos en la superficie y formar un sistema molecular densamente empaquetado, el cual puede proteger la superficie tanto de la oxidación como de la degradación. La capa secundaria sobrepuesta debería contener grupos funcionales terminales, que pueden modificarse posteriormente mediante transformaciones químicas adicionales. Las limitaciones significativas respecto a la resolución de la impresión por microcontacto tradicional son la difusión del patrón y de las moléculas.Nuestra técnica permite una reacción química entre un catalizador actualmente inmovilizado sobre un tallo y un sustrato unido al silicio o al germanio. Debido a estas propiedades, nuestro método experimenta la replicación de características muy pequeñas de más de 100 nanómetros de tamaño. O bien, dado que el método crea patrones químicos, es posible funcionalizarlos mediante reacciones específicas con distintas moléculas biológicas y orgánicas.Este procedimiento requiere el uso de varios productos químicos peligrosos, como ácido fluorhídrico, solución de nano chip y pentacloruro de fósforo. Al trabajar con estos reactivos, es importante usar la ropa protectora adecuada y trabajar en un ambiente bien ventilado. La parte más difícil de este protocolo consiste en trasladar rápidamente las superficies cloradas a la solución de greenard.Para evitar la reformación de la capa de óxido, comience preparando una oblea de silicio 11. Córtele en sustratos cuadrados de un centímetro de lado, elimine el polvo de los sustratos y enjuáguelos con agua y etanol filtrado. A continuación, elimine cualquier contaminación orgánica sumergiendo los sustratos de silicio en un recipiente de vidrio que contenga nanos.Solución de stripping calentada a 75 grados Celsius. Espere 15 minutos, luego enjuague. Limpie cada sustrato con agua filtrada desionizada.Sumerja cada sustrato en un baño de cinco minutos en una solución de HF al 5 % para eliminar la capa de óxido nativo y luego seque el silicio libre de óxido con nitrógeno. Para obtener un sustrato clorado, sumerja inmediatamente cada pieza de silicio libre de óxido en un vial de centelleo que contenga dos mililitros de pentacloruro de fósforo saturado en clorobenceno. Una vez finalizada la reacción.Deje que los viales se enfríen a temperatura ambiente. Enjuague cada superficie con clorobenceno y seque con nitrógeno filtrado. A continuación, coloque cada superficie de silicio clorada en un vial de presión que contenga cuatro mililitros de cloruro de magnesio en propanol.Incube los viales de presión a 130 grados Celsius durante 24 horas. Una vez que los viales de presión hayan enfriado a temperatura ambiente, enjuague rápidamente cada superficie con diclorometano y etanol y seque con nitrógeno filtrado, como en la preparación del sustrato de silicio. Corte una oblea de germanio en cuadrados de un centímetro y elimine el polvo, enjuáguelo con agua y etanol filtrado con germanio.Elimine los contaminantes orgánicos sumergiendo los sustratos en un recipiente con acetona durante 20 minutos. Luego, sumérjalos en una solución de HCl al 10 % durante 15 minutos. Seque los sustratos con nitrógeno y coloque cada superficie clorada en un vial de presión que contenga cuatro mililitros de cloruro de magnesio octal.Incube los viales a 130 grados Celsius durante 48 horas. Después de la incubación, deje que los viales se enfríen a temperatura ambiente y enjuague rápidamente cada oblea con diclorometano y etanol. Seque las obleas bajo nitrógeno filtrado.Comience pipeteando unas gotas de solución NHS Diaz sobre la superficie terminada en metilo. Deje que la solución se extienda por toda la superficie. Coloque las superficies bajo una lámpara de UV durante 30 minutos.Luego, agregue más gotas de NHS Diaz a la superficie y deje que la reacción continúe durante otros 30 minutos. Enjuague las superficies modificadas con NHS usando diclorometano y etanol, y séquelas con nitrógeno filtrado.Luego, continúe con la funcionalización de las moléculas pequeñas. Finalmente, analice las superficies mediante XPS para determinar la composición elemental. Comience la preparación del sello mezclando sulfonato de sodio de tumor capto etano en 10 mililitros de solución de HCl 4 N en dioxano.Agite la solución a temperatura ambiente durante dos minutos a partir de la solución. Filtre el cloruro de sodio mediante un filtro de vidrio fino y luego a través de un filtro de jeringa de membrana de PTFE de 0,2 micrones. Ahora tome la solución clara de ácido capto etano s fónico en dioxano y evapore el dioxano bajo presión reducida.Haga reaccionar el ácido sulfónico resultante con dos mililitros de mezcla prepolimérica de acrilato de poliuretano a temperatura ambiente y luego bajo vacío a 50 grados Celsius. Asegúrese de liberar completamente la mezcla de aire atrapado para garantizar la polimerización exitosa de la mezcla prepolimérica. Es importante no calentar nunca durante la reacción conmigo.CAPTA aten ácido fónico, y cuando se esté oxigenando en el vacío, mientras la solución es viscosa, viértala sobre el molde patrón de silicio y cúbrala con una lámina de vidrio plana envuelta en paraformo. Luego, cure el molde exponiéndolo a luz UV. Tras la polimerización, retire la lámina de vidrio y la película de para y desprenda cuidadosamente el sello del molde patrón, corte el sello al tamaño adecuado y lávelo con etanol y agua.Luego séquelo con nitrógeno filtrado. El siguiente es el paso más importante del protocolo. Coloque el sello encima del sustrato modificado con NHS sin ninguna carga externa para mantenerlos unidos.No envíe el sello ni aplique demasiada presión. Espere un minuto, luego enjuague el sustrato y el sello con agua etanólica y a continuación con etanol nuevamente, seguido de secado con nitrógeno filtrado. Almacene los sellos a temperatura ambiente para analizar el patrón producido.Utilice microscopía de fuerza atómica lateral en modo de contacto y microscopía electrónica de barrido. En este paso, movilizamos la GFP hacia la superficie de silicio con patrón. Primero comenzamos modificando el éster activado con un derivado de NTA, luego inmovilizamos la proteína con etiqueta HIIN sobre la superficie mediante quelación con níquel.Es importante en este paso mantener la biomolécula de interés a la temperatura adecuada para evitar degradaciones no deseadas. Para unir proteínas al patrón de NHS, sobre sustrato bifuncional, sumérjalo en una solución de lisina, ácido nnn diaacético y trietilamina. Después de una hora, enjuague los sustratos con agua seguido de etanol.Ahora incube los sustratos durante cinco minutos en una solución quelante de sulfato de níquel. A continuación, enjuague los sustratos con agua y tampón de unión, seguido de sumergirlos en un baño de solución de GFP helada. Una hora después, enjuague los sustratos con el mismo tampón de unión, seguido de un enjuague en PBS.Luego, almacene los sustratos en PBS a cero grados Celsius antes del análisis. Finalmente, analice las superficies mediante microscopía fluorescente para visualizar las áreas modificadas con GFP. Se utilizó nano-patrones litográficos blandos B para crear patrones quimioselectivos sobre silicio libre de óxido y sobre germanio; la reacción entre el sustrato funcionalizado con NHS en el sello de patrón catalítico conduce a la hidrólisis de los grupos NHS en las áreas de contacto conformacional, obteniendo un patrón en el sustrato funcional que presenta regiones con NHS activado y ácidos carboxílicos libres.Debido a la naturaleza libre de difusión del método, la resolución es cercana a la de la fotolitografía, como se observa en características de 125 nanómetros. Estas características se reprodujeron uniformemente en toda la superficie del sustrato de silicio. Las dimensiones de las características impresas fueron idénticas a las del molde maestro de silicio correspondiente y del sello catalítico.Notablemente, el sello catalítico puede reutilizarse múltiples veces sin perder eficiencia. Se logró la funcionalización quimioselectiva de semiconductores con patrón aprovechando las reactividades diferenciales de los ácidos carboxílicos activados y libres. Primero, se fijaron enlazadores hetero bifuncionales terminados en ácido nielotricarboxílico a las regiones funcionalizadas con NHS y luego se utilizó la superficie con patrón de NHS resultante como molde para la unión selectiva del patrón de etiqueta hexa histamina G-F-P-N-H-S.El silicio fue quimiofuncionalizado con moléculas de proteínas. Mediante este enfoque y con microscopía de fluorescencia, se observó una clara diferencia de intensidad entre las regiones modificadas con GFP y las regiones con ácido carboxílico libre hidrolizado. El tamaño y la forma de las características replicadas son consistentes entre las superficies con patrón de NHS y las modificadas con GFP, lo que confirma la notable estabilidad de las superficies pasivadas con carbono y la selectividad del método de impresión.El protocolo presentado es una forma de tinta, menos impresión por contacto micro, que puede aplicarse universalmente a cualquier sustrato capaz de sostener monocapas sencillas y bien ordenadas. Debido a que el proceso no depende de la transferencia de tinta desde el sello hasta la superficie, se elimina la limitación de resolución difusiva de la impresión por contacto micro tradicional y reactiva.Permite la fabricación rutinaria de objetos a escala nanométrica. La incorporación de un sistema molecular primario, altamente ordenado, proporciona una protección completa del semiconductor subyacente frente al daño por oxidación. La formación de patentes selectivas de CHE ofrece puntos de unión especialmente definidos para una variedad de moléculas biológicas y orgánicas.Al utilizar diferentes actividades de los casos de carc libres y activados, pudimos movilizar proteínas histo intactas sobre los patrones creados. Sin embargo, este método no se limita a proteínas histo intactas, y puede emplearse para inmovilizar otras biomoléculas como ADNs y anticuerpos. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo modificar silicio o germanio pasivado con un sistema molecular y patrón catalítico.Los sustratos modificados con NHS. Al intentar este procedimiento, es importante recordar trabajar en un entorno limpio y libre de polvo. También es fundamental tomar las precauciones de seguridad necesarias al trabajar con materiales peligrosos como HF y nanos.Stripp.

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