Name: La fonctionnalisation douce lithographiques et les motifs sans oxyde silicium et de germanium (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-16T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 38 s
Description: Découvrez une méthode de micro-impression catalytique pour fonctionnaliser le silicium et le germanium sans oxyde avec des monocouches organiques réactives. Cette technique permet de créer des motifs chimiques stables pour l'immobilisation de protéines et de petites molécules.

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1A. Formation primaire monocouche sur silicium <ol><li> Couper en tranches de silicium de 1 cm 2 substrats, la poussière et rincer à l'eau et l'éthanol filtré. </li><li> Retirez la contamination organique en submergeant les substrats de silicium dans un plat en verre contenant Nano bande à 75 º C. Après 15 minutes, rincer chaque substrat avec déminéralisée, eau filtrée. </li><li> Placez chaque substrat dans une solution à 5% HF (Attention: HF est un matériau extrêmement dangereux) pour enlever la couche d'oxyde natif. Après 5 minutes à sec du silicium sans oxyde d'azote </li><li> Pour produire un substrat chlorés, immédiatement plonger chaque morceau sans oxyde de silicium dans un flacon à scintillation contenant 2 ml d'eau saturée PCl 5 dans le chlorobenzène. Cette solution doit être filtrée à 0,2 um. </li><li> Assemblez un condenseur flacon sur le dessus de chaque flacon et les placer dans un heatblock ensemble à 112 ° C pendant une heure. </li><li> Après la réaction est terminée, laissez refroidir et rincer les flacons de chaque surfaCE avec le chlorobenzène et le sèche sous azote filtré. </li><li> Pour former un substrat propényl-termine, place chaque surface de silicium chlorés dans un flacon sous pression contenant 4 ml de chlorure de magnésium propényle. Placer chaque flacon de pression dans un heatblock à 130 ° C pendant 24 heures. </li><li> Prenez chaque flacon la pression de la heatblock et laisser refroidir. </li><li> Rincez chaque surface rapidement avec DCM et de l'éthanol et sèche sous azote filtré. </li></ol> 1B. Formation monocouche primaire sur Germanium <ol><li> Couper plaquette de germanium dans les substrats de 1cm2, la poussière et rincer à l'eau et l'éthanol filtré. </li><li> Retirez la contamination organique en submergeant les surfaces dans un plat en verre contenant l'acétone pendant 20 minutes </li><li> Placez chaque surface dans une solution de HCl à 10% pendant 15 minutes. Ce procédé élimine simultanément la couche d'oxyde natif et chlore à la surface. Après 5 minutes sécher les substrats à l'azote. </li><li> Pour former un substrat octyl-fin, l'APLCE de chaque surface de germanium chlorés dans un flacon sous pression contenant 4 ml de chlorure de magnésium octyle (2 mM). Placer chaque flacon de pression dans un heatblock à 130 ° C pendant 48 heures. </li><li> Prenez chaque flacon la pression de la heatblock et laisser refroidir à température ambiante. </li><li> Rincez chaque surface rapidement avec DCM et de l'éthanol et sèche sous azote filtré. </li></ol> 2. La fonctionnalisation du substrat de la NHS au silicium et de germanium <ol><li> Préparer une filtrée à 0,1 M NHS diazirine solution dans le tétrachlorure de carbone. Attention: Gardez exposition à la lumière à un minimum. </li><li> Pipet quelques gouttes de la solution sur les surfaces à terminaison méthyle. Laisser la solution se répandre à travers toute la surface. </li><li> Placez les surfaces sous une lampe UV (254 nm = ☐, 4400/cm2 à 0,74 pouces). Laisser les surfaces à réagir sous la lumière UV pendant 30 minutes, puis ajouter plus de NHS-diazirine à la surface et laisser la réaction se développer pendant 30 minutes supplémentaires. </li><li> Rincer le NHS modifiées surfaces avec DCM et de l'éthanol et sèche sous azote filtré. </li></ol> 3. La fonctionnalisation de petites molécules <ol><li> Réagir NHS modifiés substrats dans un 20 mM de tert-butyle carbamoyle (Boc-) solution éthylènediamine dans du dichlorométhane (DCM) pour deux heures à température ambiante. </li><li> Après la réaction, rincer le substrat Boc-modifié avec DCM et de l'éthanol. </li><li> Déprotéger le substrat Boc modifié en utilisant 25% d'acide trifluoroacétique (TFA) dans le DCM pendant une heure à température ambiante. </li><li> Rincer la surface résultante avec du DCM, l'éthanol et 10% (p / v) de bicarbonate de potassium dans l'eau et sécher sous azote filtré. </li><li> Analyser toutes les surfaces par XPS pour déterminer la composition élémentaire. </li></ol> 4. Acides polyuréthane acrylate de timbre (PUA) Préparation <ol><li> Diluer l'acrylate A par 30% avec B triacrylate de triméthylolpropane éthoxylé pour réduire la viscosité. Ajouter photo-initiateurs C et D au mélange réactionnel (Fig.Ure 6). </li><li> Ajouter de sodium 2-mercaptoethanesulfonate (0,2 g, 1,22 mmol) à une solution HCl 4N dans le dioxane (10 ml) et agiter à température ambiante pendant 2 minutes. </li><li> Filtrer le chlorure de sodium d'abord à travers un filtre de verre fin, puis à travers une seringue 0,2 μ m membrane en PTFE filtre pour donner une solution claire de l'acide 2-mercaptoethanesulfonic dans le dioxane. </li><li> Evaporer le dioxane sous pression réduite </li><li> Réagir l'acide sulfonique résultant avec 2 ml de mélange de polyuréthane-acrylate prépolymère à température ambiante puis sous vide à 50 ° C. Soyez sûr de complètement libre le mélange de bulles d'air piégées. </li><li> Refroidir la solution obtenue à température ambiante et polymérisation entre deux lames de microscope en verre ou une lame de verre et d'une maîtrise par l'exposition aux rayons UV pendant 2 heures à température ambiante. </li><li> Après polymérisation, détachez soigneusement le timbre hors du maître et laver le timbre à l'éthanol et l'eau et sécher avec nitroge filtréen. </li></ol> 5. Impression catalytique et SEM / AFM Analyse <ol><li> Placez le correspondant de polyuréthane-acrylate de timbre sur le dessus du substrat NHS modifiés à la température ambiante pendant une minute sans charge externe pour les tenir ensemble. </li><li> Après la réaction, séparer le timbre et le substrat. </li><li> Rincez le substrat avec de l'éthanol, l'eau et l'éthanol puis sécher à l'azote filtré. </li><li> Rincez le timbre avec l'éthanol, l'eau et l'éthanol puis sécher à l'azote filtré. </li><li> Gardez des timbres à la température ambiante avant l'application suivante. </li><li> Analyser le modèle produit en utilisant le mode de contact microsopy latéraux à force atomique (AFM) et microscopie électronique à balayage (MEB) </li></ol> 6. La modélisation des protéines et de microscopie à fluorescence <ol><li> Immerger le substrat NHS motifs bifonctionnels en lysine-N, N-diacétique (20 mM) et Et3N (100 mM) dans du DMF: H20 (1:1) à température ambiante pendant 1 heure puis rincé avecl'eau et l'éthanol. </li><li> Incuber les substrats dans une solution de 50 mM NiSO4 pendant 5 min à température ambiante. </li><li> Rincez les substrats chélatés abondamment à l'eau et de tampon de liaison (20 NaP mM, 250 mM NaCl, 10 mM imidazole, pH 7,5) et plonger dans une solution de GFP filtré (M ~ μ 40) pendant 1 heure à 0 ° C. </li><li> Immédiatement rincer les substrats avec tampon de liaison suivie par PBS (pH 7,4). </li><li> Gardez substrats hydratés dans du PBS à 0 ° C jusqu'à ce qu'ils soient prêts pour l'analyse de microscopie par fluorescence. </li></ol> 7. La modélisation des protéines et de microscopie à fluorescence <ol><li> Immerger le substrat NHS motifs bifonctionnels en lysine-N, N-diacétique (20 mM) et Et3N (100 mM) dans du DMF: H 2 0 (1:1) à température ambiante pendant 1 heure puis on rince avec de l'eau et l'éthanol. </li><li> Incuber les substrats dans un 50 mM NiSO 4 solution pendant 5 min à température ambiante. </li><li> Rincez les substrats chélatés trop wl'eau et des vec tampon de liaison (20 NaP mM, 250 mM NaCl, 10 mM imidazole, pH 7,5) et plonger dans une solution de GFP filtré (~ 40 pM) pendant 1 heure à 0 ° C. </li><li> Immédiatement rincer les substrats avec tampon de liaison suivie par PBS (pH 7,4). </li><li> Gardez substrats hydratés dans du PBS à 0 ° C jusqu'à ce qu'ils soient prêts pour l'analyse de microscopie par fluorescence. </li></ol> 8. Les résultats représentatifs: Un exemple de soft-lithographiques patterning nano catalytique est montré dans la figure 7. L'approche crée des modèles sur le chimiosélective sans oxyde de silicium et de germanium, qui peuvent être fonctionnalisés avec orthogonalement chimiques dissemblables et des groupements biologiques. La réaction entre le substrat NHS functioanlized et le cachet de catalyseur à motifs conduit à l'hydrolyse des fractions du NHS dans les zones de contact conforme, produisant un motif bifonctionnel portant substrat régions du NHS activé et les acides carboxyliques libres. En raison de la diffusions nature libre de notre méthode, nous obtenons la résolution proche de celle de la photolithographie. Par exemple, la figure 7 montre les caractéristiques 125 nm, qui ont été uniformément reproduit à travers la surface entière substrat de silicium. Remarquablement, le timbre de catalyseur peuvent être réutilisés plusieurs fois sans perte d'efficacité. Fonctionnalisation chimiosélective de semi-conducteurs à motifs avec des biomolécules ouvre la perspective de l'intégration de matériaux traditionnels électronique avec très sélective des substrats biologiques pour des applications dans la détection, de diagnostic et d'analyse des domaines de recherche. Un exemple de fonctionnalisation est montré dans la figure 8, où NHS motifs de silicium a été sélectivement fonctionnalisées avec des molécules de protéines. En exploitant les réactivités différentiel de activées et les acides carboxyliques libres, nous avons d'abord fixé à terminaison acide nitrilotriacétique (NTA) linkers hétérobifonctionnels pour les régions du NHS-fonctionnalisés, puis utilisé le résultatNTA-modelé la surface comme un modèle pour la fixation sélective de l'hexa-histidine-taggés GFP. Figure 8b montre clairement l'intensité de fluorescence différentielle entre la GFP modifiée et hydrolysé de régions exemptes d'acides carboxyliques. La taille et la forme des fonctions répliquées sont compatibles entre les deux motifs de surface du NHS (figure 8a) et GFP modifiée de surface (Figure 8b), confirmant la remarquable stabilité du carbone passivé surfaces et la sélectivité de l'approche d'emboutissage. Le protocole n'est pas limité à son-protéine marquée, et peut être utilisé pour des biomolécules autre motif, y compris l'ADN et des anticorps. <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig1.jpg" alt="Figure 1" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figure 1"> Figure 1. Schéma général représentant l'impression par microcontact catalytique <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig2.jpg" alt="Figure 2" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figure 2"> Figure 2. Structure des bi-couches msystème de olecular sur Ge et Si. Primaire monocouche alkyle formes stables de Ge-C ou Si-C des liens avec le substrat et fournit un système chimiquement inerte et fermer emballé qui protège la surface sous-jacente de la dégradation. (B) de surcouche secondaire forme des liaisons CC stable avec couche protectrice primaire et fournit fonctionnel terminal des groupes <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig3.jpg" alt="Figure 3" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figure 3"> Figure 3. Schémas de réaction représentant la formation de monocouches primaires de protection sur Si (A) et Ge (B) <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig4.jpg" alt="Figure 4" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figure 4"> Figure 4. Fonctionnalisation chimique de la monocouche de protection primaire avec un donateur carbène hétérobifonctionnels <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig5.jpg" alt="Figure 5" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figure 5"> Le schéma réactionnel Figure 5. Démontrant modifications à petite molécule de NHS-fonctionnalisés sousdémontre et les spectres correspondants XPS <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig6.jpg" alt="Figure 6" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figure 6"> Figure 6. Composition du catalyseur pré-polymères du mélange, les conditions de polymérisation, et les images au MEB de l'acide sulfonique motifs modifiés de timbre et de la correspondante de PMMA-Si maître <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig7.jpg" alt="Figure 7" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figure 7"> Figure 7. SEM et des images de friction AFM de SAM calqué sur Si et Ge avec un timbre acides <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig8.jpg" alt="Figure 8" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figure 8"> Figure 8 Soft-lithographie structuration et la fonctionnalisation de silicium passivé avec des molécules organiques et biologiques a:.. L'image SEM de la NHS motifs modifiés substrat B:. Micrographie fluorescentes de la GFP modifiées substrat.

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Nous n&#39;avons rien à divulguer

Le protocole présenté est une forme ou d&#39;impression par microcontact inkless qui peut être universellement appliqué à n&#39;importe quel substrat capable de supporter simples bien ordonnée monocouches. Dans cette méthode, un timbre-catalyseur immobilisé transfère un motif à une surface d&#39;appui correspondante des groupes fonctionnels. Parce que le processus ne repose pas sur le transfert d&#39;encre de tampon à la surface de la limitation de résolution diffusif de μCP traditionnelle et réactive est évité, ce qui permet de fabrication de routine d&#39;objets nanométriques. L&#39;incorporation d&#39;un primaire hautement ordonnée système moléculaire offre une protection complète du semi-conducteur sous-jacent de dommages d&#39;oxydation. Dans le même temps, la méthode prend en charge l&#39;immobilisation des encombrants groupes réactifs en utilisant une surcouche secondaires réactive; ainsi le système réalise à la fois de protection et de fonctionnalisation. La technique commence avec la formation d&#39;stables de carbone de la surface des liens permettant chimiquement inerte Primarmonocouche y qui sert une barrière efficace à la formation d&#39;oxyde. Formation d&#39;une surcouche du secondaire fournit des groupes terminaux réactifs NHS fonctionnelles qui servent de points d&#39;attache pour une variété de groupements chimiques et biologiques. Cette stabilité du système à deux couches moléculaires est ensuite modelé en utilisant notre approche μCP catalytique. L&#39;approche présentée dans cette étude propose une méthode générale pour la structuration des substrats semiconducteurs avec une large gamme de matériaux organiques et biologiques. La possibilité de créer à motifs organiques semi-conducteurs interfaces sans coûteux, une instrumentation complexe offre de nombreuses opportunités dans des domaines tels que l&#39;électronique, les nanotechnologies, la biochimie et la biophysique.

<table border="1"><tbody><tr><th> Nom du réactif </th><th> Société / modèle </th></tr><tr><td> XPS spectromètre de </td><td> Axe Kratos Ultra </td></tr><tr><td> Microscope à force atomique </td><td> Veeco D3100 </td></tr><tr><td> SEM-FEG microscope </td><td> FEI XL30 </td></tr><tr><td> Microscope à fluorescence </td><td> Zeiss Axio Imager </td></tr><tr><td> Heatblock </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Pompe à vide </td><td> BOC Edwards </td></tr><tr><td> Système de purification d&#39;eau </td><td> Millipore </td></tr><tr><td> TESP sondes de silicium </td><td> Veeco </td></tr><tr><td> Silicon </td><td></td></tr><tr><td> Flacons de pression </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Collecteur à vide </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Lampe UV </td><td> UVP </td></tr><tr><td> Matériau de l&#39;encreur </td><td> Voir les références 20 et 18 </td></tr><tr><td> Filtres seringues PTFE </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Nano bande </td><td> Cyantek </td></tr><tr><td> HCl </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Éthanol </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> L&#39;acétone </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> HF </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Chlorobenzène </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> PCl5 </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Chlorure de magnésium Propényl </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Chlorure de magnésium Octyl </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Le tétrachlorure de carbone </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Boc éthylènediamine protégée </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> TFA </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Sodium 2-mercaptoethanesulfonate </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> HCl 4N dans le dioxane solution </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> La lysine-N, N-diacétique </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> NiSO 4 </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> NaP </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> NaCl </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> imidazole </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> PBS </td&gt; <td> Sigma </td></tr></tbody></table>

la fonctionnalisation douce lithographiques et les motifs sans oxyde silicium et de germanium

Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

Le développement de dispositifs électroniques hybrides repose en grande partie sur l&#39;intégration de (bio) matériaux organiques et inorganiques semi-conducteurs grâce à une interface stable qui permet le transport d&#39;électrons efficace et protège les supports sous-jacents de la dégradation oxydative. Groupe semi-conducteurs IV peuvent être efficacement protégés par hautement ordonné monocouches auto-assemblées (SAM) composé de simples chaînes alkyle qui agissent comme des barrières imperméables à la fois des solutions organiques et aqueuses. Simple SAM alkyle, cependant, sont inertes et ne se prêtent pas aux techniques de dessin traditionnelles. La motivation pour immobiliser des systèmes moléculaires organiques de semi-conducteurs est de conférer de nouvelles fonctionnalités à la surface qui peuvent fournir des fonctions optiques, électroniques et mécaniques, ainsi que l&#39;activité chimique et biologique. Impression par microcontact (CP μ) est une technique douce-lithographique pour SAM patterning sur des surfaces multiples. 1-9 Malgré sa simplicity et la polyvalence, l&#39;approche a été largement limitée à des surfaces de métaux nobles et n&#39;a pas été bien développés pour le transfert de motif à des substrats technologiquement importants comme l&#39;oxyde sans silicium et de germanium. Par ailleurs, parce que cette technique repose sur la diffusion d&#39;encre pour transfert de motif de l&#39;élastomère sur le substrat, la résolution de l&#39;impression traditionnelle est essentiellement limitée à près de 1 m. 10 à 16 μ Contrairement à l&#39;impression traditionnelle, sans encre patterning CP μ repose sur une réaction spécifique entre une surface immobilisée substrat et un catalyseur de timbre lié. Parce que la technique ne repose pas sur la formation SAM diffusif, elle élargit considérablement la diversité des surfaces patternable. En outre, la technique sans encre évite les limitations de taille imposées par fonction de diffusion moléculaire, facilitant la réplication des caractéristiques très petites entreprises (&lt;200 nm). 17-23 Toutefois, jusqu&#39;à présent, μ inkless CP a été principalement utilisé pour la modélisation des systèmes moléculaires relativement désordonnée, qui ne protègent pas les surfaces sous-jacentes de la dégradation. Ici, nous rapportons un simple, fiable à haut débit méthode pour patterning passivé silicium et de germanium avec des monocouches organiques réactifs et de démontrer la fonctionnalisation sélective des substrats à motifs à la fois avec des petites molécules et des protéines. La technique utilise un préformé NHS-réactive le système à deux couches d&#39;oxyde sans silicium et de germanium. La fraction du NHS est hydrolysée de manière schéma-spécifique avec un acide sulfonique modifiés timbre acrylate pour produire des motifs chimiquement distinctes du NHS activé et les acides carboxyliques libres. Une limitation importante à la résolution de nombreuses techniques de CP μ est l&#39;utilisation de matériel de PDMS qui manque la rigidité mécanique nécessaire à la fidélité de transfert élevés. Pour remédier à cette limitation nous avons utilisé un polyuréthane polymère d&#39;acrylate, un matériau relativement rigide qui peut êtrefacilement fonctionnalisés avec différentes fractions organiques. Notre approche patterning protège complètement la fois de silicium et de germanium de l&#39;oxydation chimique, permet un contrôle précis sur la forme et la taille des motifs caractéristiques, et donne accès à des modèles chimiquement discrimination qui peuvent encore être fonctionnalisés avec des molécules organiques et biologiques. L&#39;approche est générale et applicable à d&#39;autres surfaces technologiquement pertinents.

Nous décrivons ici une méthode simple pour la modélisation sans oxyde de silicium et de germanium fonctionnalisation avec des monocouches organiques réactifs et de démontrer des substrats à motifs avec des petites molécules et des protéines. L&#39;approche protège complètement les surfaces de l&#39;oxydation chimique, fournit un contrôle précis de la morphologie caractéristique, et fournit un accès facile à des modèles chimiquement discriminés.

La fonctionnalisation douce lithographiques et les motifs sans oxyde silicium et de germanium

Le développement de dispositifs électroniques hybrides repose en grande partie sur l'intégration de matériaux (bio)organiques et de semi-conducteurs inorganiques via un...

Ce protocole montre comment structurer du silicium exempt d'oxyde dans du germanium à l'aide de monocouches organiques réactives, en utilisant un protocole d'impression hautement efficace et simple à mettre en œuvre. On y démontre également la fonctionnalisation sélective des substrats structurés avec des petites molécules ainsi qu'avec des protéines. La première étape du protocole consiste à modifier de façon covalente des substrats de silicium ou de germanium avec une monocouche organique primaire hautement stable.Ceci protège l'interface organique-inorganique sous-jacente contre la dégradation réactive et les dommages oxydatifs. Une couche superficielle d'esters d'hydroxyamide liés de façon covalente est formée afin de fournir des fonctions latentes d'hydrolyse et de réactivité. Dans une deuxième étape, les substrats modifiés en bicouche uniforme d'NHS sont structurés par impression catalytique en microcontact, en utilisant un tampon élastomère modifié par un groupe acide sulfonique ; le contact avec le tampon hydrolyse les groupes NHS, formant ainsi des motifs constitués d'acides carboxyliques activés par NHS et d'acides carboxyliques libres, chimiquement distincts. Ensuite, les substrats structurés sont fonctionnalisés avec des petites molécules organiques et des protéines.Cette étape est réalisée dans un premier temps en fixant sur les régions fonctionnalisées NHS des linkers hétérofonctionnels terminés par de l'acide triacétique, puis, dans un second temps, par l'attachement sélectif d'une protéine verte fluorescente portant une étiquette hexa-histidine. Cette approche donne d'excellents résultats, avec des motifs de fluorescence différentielle dont l'intensité est nette, présentant un patron d'intégrité remarquablement stable après plusieurs modifications de surface.Ainsi, le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes réside dans sa précision. Le motif est en effet contrôlé par la précision du tampon lui-même, plutôt que par la diffusion. Ce projet a été initialement conçu à partir de l'idée que les techniques de structuration s'appuyant sur une réaction catalytique, plutôt que sur un simple dépôt, doivent présenter de nombreux avantages.Premièrement, les catalyseurs ne sont pas consommés lors de la réaction et peuvent être réutilisés plusieurs fois, contrairement aux méthodes traditionnelles d'impression ou de dépôt où il est nécessaire d'approvisionner continuellement de nouveaux matériaux pour le façonnage. Dans nos premiers travaux, nous avons en effet fixé une molécule de catalyseur à une pointe de microscopie à force atomique (A FM), puis nous l'avons déplacée le long de la surface selon un processus sériel, similaire à un outil machine, afin de réaliser le motif.Mais le cachet élastomère constituait une extension logique pour des applications de fabrication parallèle. L'un des aspects les plus importants du protocole est l'utilisation du système moléculaire en bicouche. Ce système nous permet à la fois de lier et de fonctionnaliser des substrats organiques et dépourvus d'oxyde.Idéalement, le SAM primaire initial devrait assurer la terminaison complète de tous les atomes exposés en surface et former un système moléculaire compact, capable de protéger la surface contre l'oxydation et la dégradation. La couche secondaire superposée devrait contenir des groupes fonctionnels terminaux, pouvant être modifiés ultérieurement par des transformations chimiques supplémentaires. Les limitations importantes concernant la résolution de l'empreinte par microcontact classique sont la diffusion du motif et celle des molécules.Notre méthode permet une réaction chimique entre un catalyseur actuellement fixé sur une tige et un substrat lié au silicium ou au germanium. En raison de ces propriétés, notre technique permet d'expérimenter la reproduction de motifs très petits de taille inférieure à 100 nanomètres. Ou encore, comme la méthode crée des motifs chimiques, il est possible de les fonctionnaliser par des réactions spécifiques avec différentes molécules biologiques et organiques.Cette procédure nécessite l'utilisation de plusieurs produits chimiques dangereux, tels que l'acide fluorhydrique, la solution de nano puces et le pentachlorure de phosphore. Lorsque vous manipulez ces réactifs, il est important de porter des vêtements de protection adéquats et de travailler dans un environnement bien ventilé. La partie la plus délicate de ce protocole consiste à transférer rapidement les surfaces chlorées dans la solution de Greenard.Pour éviter la reformation de la couche d'oxyde, commencez par préparer un wafer en silicium 11. Découpez-le en substrats carrés d'un centimètre de côté, dépoussiérez les substrats puis rincez-les à l'eau et à l'éthanol filtré. Ensuite, éliminez toute contamination organique en immergeant les substrats de silicium dans un récipient en verre contenant des nanos.Solution de stripping chauffée à 75 degrés Celsius. Attendre 15 minutes, puis rincer. Nettoyer chaque substrat avec de l'eau filtrée déionisée.Plonger chaque substrat pendant cinq minutes dans une solution d’acide fluorhydrique à 5 % afin de retirer la couche d’oxyde native, puis sécher le silicium exempt d’oxyde à l’aide d’azote. Pour obtenir un substrat chloré, immerger immédiatement chaque morceau de silicium exempt d’oxyde dans un flacon de scintillation contenant deux millilitres de penta-chlorure de phosphore saturé dans le chlorobenzène. Une fois la réaction terminée.Laisser refroidir les vials à température ambiante. Rincer chaque surface avec du chlorobenzène et sécher sous azote filtré. Ensuite, placer chaque surface de silicium chlorée dans un vial sous pression contenant quatre millilitres de chlorure de magnésium dans le propanol.Incuber les ampoules sous pression à 130 degrés Celsius pendant 24 heures. Une fois que les ampoules sous pression ont refroidi à température ambiante, rincer rapidement chaque surface avec du dichlorométhane et de l'éthanol, puis sécher sous azote filtré, comme lors de la préparation du substrat de silicium. Couper une plaquette de germanium en carrés d'un centimètre de côté, puis enlever la poussière et rincer avec de l'eau et de l'éthanol filtré à l'aide de germanium.Éliminer les contaminants organiques en immergeant les substrats dans une coupelle d'acétone pendant 20 minutes. Puis les immerger dans une solution de HCl à 10 % pendant 15 minutes. Sécher les substrats à l'azote et placer chaque surface chlorée dans un flacon sous pression contenant quatre millilitres de chlorure de magnésium octyle.Incuber les vials à 130 degrés Celsius pendant 48 heures. Après l'incubation, laisser refroidir les vials à température ambiante et rincer rapidement chaque wafer avec du dichlorométhane et de l'éthanol. Sécher les wafers sous azote filtré.Commencez par pipeter quelques gouttes de solution NHS Diaz sur la surface terminée par des groupes méthyles. Laissez la solution s'étendre sur toute la surface. Placez les surfaces sous une lampe UV pendant 30 minutes.Ensuite, ajoutez davantage de gouttes de NHS Diaz à la surface et laissez la réaction se poursuivre pendant 30 minutes supplémentaires. Rincez les surfaces modifiées par le NHS avec du dichlorométhane et de l'éthanol, puis séchez-les sous un flux d'azote filtré.Procédez ensuite à la fonctionnalisation des petites molécules. Enfin, analysez les surfaces par spectroscopie photoélectronique X (XPS) afin de déterminer la composition élémentaire. Commencez la préparation du tampon en mélangeant du capto-éthane-sulfonate de sodium dans 10 millilitres d'une solution de HCl quatre normale dans le dioxane.Agiter la solution à température ambiante pendant deux minutes à partir de la solution. Filtrer le chlorure de sodium à l’aide d’un filtre en verre fin, puis à l’aide d’un filtre à seringue en membrane PTFE de 0,2 micron. Prendre maintenant la solution claire d’acide capto-éthane sulfonique dans la dioxane et évaporer la dioxane sous pression réduite.Faites réagir l'acide sul avec deux millilitres de mélange prépolymère d'acrylate de polyuréthane, à température ambiante, puis sous vide à 50 degrés Celsius. Veillez à débarrasser complètement le mélange de l'air piégé afin d'assurer une polymérisation réussie du mélange prépolymère. Il est important de ne jamais chauffer lors de la réaction avec moi.L'acide CAPTA atténue l'acide phonique, et lors de l'oxygénation sous vide, tant que la solution est visqueuse, versez-la sur le moule maître en silicium et recouvrez-la d'une lame de verre plate enveloppée dans du parafilm. Ensuite, durcissez le moule en l'exposant à la lumière UV. Après polymérisation, retirez la lame de verre et le film parafilm, puis décollez soigneusement le tampon du maître, taillez-le à la dimension appropriée et lavez-le à l'éthanol et à l'eau.Ensuite, séchez-le avec de l'azote filtré. Ce qui suit est l'étape la plus importante du protocole. Placez le poinçon sur le substrat modifié au NHS sans charge externe pour les maintenir ensemble.Ne pas frotter le tampon ni appliquer une pression excessive. Attendre une minute, puis rincer le substrat et le tampon avec de l'eau éthanolée, puis à nouveau avec de l'éthanol, suivis d'un séchage sous azote filtré. Conserver les tampons à température ambiante pour analyser le motif obtenu.Utilisez la microscopie à force atomique latérale en mode contact et la microscopie électronique à balayage. À cette étape, nous mobilisons la GFP vers la surface de silicium gravée. Nous commençons tout d'abord par modifier l'ester activé à l'aide d'un dérivé NTA, puis immobilisons la protéine marquée HIIN sur la surface par chélation du nickel.Il est important, lors de cette étape, de maintenir la biomolécule d'intérêt à la température appropriée afin d'éviter une dégradation indésirable. Pour fixer les protéines sur le motif NHS, sur le substrat bifonctionnel, plongez-le dans une solution de lysine, d'acide nnn dia athétique et de triéthylamine. Après une heure, rincez les substrats à l'eau, puis à l'éthanol.Incubez maintenant les substrats pendant cinq minutes dans une solution chélatrice de sulfate de nickel. Ensuite, rincez les substrats avec de l'eau et du tampon de liaison, puis plongez-les dans un bain de solution de GFP glacée. Une heure plus tard, rincez les substrats avec le même tampon de liaison, suivie d'un rinçage dans le PBS.Ensuite, conserver les substrats dans du PBS à zéro degré Celsius avant l'analyse. Enfin, analyser les surfaces par microscopie de fluorescence afin de visualiser les zones modifiées par la GFP. Le nano-motifage doux par lithographie B a été utilisé pour créer des motifs chimio-sélectifs sur du silicium sans oxyde et sur du germanium ; la réaction entre le substrat fonctionnalisé par le NHS et le tampon de motif catalytique conduit à l'hydrolyse des groupements NHS dans les zones de contact conformationnel, produisant ainsi un motif sur le substrat fonctionnalisé comportant des régions activées par le NHS et des acides carboxyliques libres.En raison de la nature sans diffusion de la méthode, la résolution est proche de celle de la photolithographie, comme le montrent des motifs de 125 nanomètres. Ces motifs ont été reproduits de manière uniforme sur toute la surface du substrat en silicium. Les dimensions des motifs imprimés étaient identiques à celles du moule en silicium correspondant et du tampon catalytique.Remarquablement, le tampon catalytique peut être réutilisé plusieurs fois sans perte d'efficacité. La fonctionnalisation chimiosélective de semiconducteurs structurés a été réalisée en exploitant les réactivités différentes des acides carboxyliques activés et libres. Tout d'abord, des linkers hétérobifonctionnels terminés par un acide tricarboxylique ont été fixés sur les régions fonctionnalisées au NHS, puis utilisés la surface structurée au NHS comme modèle pour l'attachement sélectif du motif hexa-étiquette histidine G-F-P-N-H-S.Le silicium a été chimiofonctionnalisé avec des molécules de protéines. Grâce à cette approche en microscopie de fluorescence, une différence nette d'intensité a été observée entre les régions modifiées par la GFP et celles hydrolysées présentant des groupes acides carboxyliques libres. La taille et la forme des motifs reproduits sont cohérentes entre les surfaces fonctionnalisées au NHS et celles modifiées par la GFP, confirmant la remarquable stabilité des surfaces passivées au carbone ainsi que la sélectivité de l'approche par estampage.Le protocole présenté constitue une forme d'encre, une impression par contact microscopique moins invasive, qui peut être appliquée universellement à tout substrat capable de supporter des monocouches simples et bien ordonnées. Étant donné que ce procédé ne repose pas sur le transfert d'encre d'un tampon vers la surface, la limitation de résolution diffusive inhérente à l'empreinte microscopique classique et réactive est éliminée.Permettre la fabrication courante d'objets à l'échelle nanométrique. L'incorporation d'un système moléculaire primaire hautement ordonné assure une protection complète du semi-conducteur sous-jacent contre les dommages d'oxydation. La formation de brevets sélectifs CHE fournit des points d'ancrage spécifiquement définis pour une variété de molécules biologiques et organiques.En utilisant différentes activités des cas de carcases libres et activées, nous avons pu mobiliser des protéines histo-intactes sur les motifs créés. Toutefois, cette méthode ne se limite pas aux protéines histo-intactes et peut être utilisée pour immobiliser d'autres biomolécules telles que les ADN et les anticorps. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière de modifier un silicium ou un germanium passivé à l'aide d'un système moléculaire et d'un motif catalytique.Les substrats modifiés au NHS. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de se rappeler de travailler dans un environnement propre et sans poussière. Il est également essentiel de prendre les précautions de sécurité nécessaires lors de l'utilisation de matériaux dangereux tels que le HF et le nanos.Stripp.

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