Name: Morbido Funzionalizzazione litografica e Patterning ossido senza silicio e germanio (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-16T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 38 s
Description: Scopri la litografia morbida per la funzionalizzazione di silicio e germanio privi di ossido usando monostrati organici reattivi. Questo metodo consente patterning catalitico preciso con alta stabilità chimica.

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1A. Monostrato Formazione Primaria su Silicio <ol><li> Taglio wafer di silicio in 1 centimetro due substrati, polvere e risciacquare con acqua ed etanolo filtrata. </li><li> Eliminare la contaminazione organica immergendo i substrati di silicio in un piatto di vetro contenente Nano striscia a 75 º C. Dopo 15 minuti, risciacquare con acqua deionizzata ogni substrato, acqua filtrata. </li><li> Luogo ogni substrato in una soluzione al 5% HF (Attenzione: HF è un materiale estremamente pericoloso) per rimuovere lo strato di ossido nativo. Dopo 5 minuti a secco senza l'ossido di silicio con l'azoto </li><li> Per produrre un substrato clorurati, subito immergere ogni pezzo senza ossido di silicio in una fiala di scintillazione contenente 2 ml di satura PCl 5 in clorobenzene. Questa soluzione deve essere filtrata a 0,2 micron. </li><li> Montare un condensatore fiala sopra ogni flacone e metterli in una heatblock set a 112 ° C per un'ora. </li><li> Dopo la reazione è completa, lasciate raffreddare e risciacquare fiale ogni surface con clorobenzene e secco sotto azoto filtrata. </li><li> Per formare un propenil-termina substrato, posto ogni superficie di silicio clorurati in un flaconcino di pressione contenente 4 ml di cloruro di magnesio propenil. Luogo ogni flacone pressione in un heatblock a 130 ° C per 24 ore. </li><li> Prendere ogni fiala di pressione fuori dal heatblock e lasciate raffreddare. </li><li> Sciacquare ogni superficie rapidamente con DCM ed etanolo e secco sotto azoto filtrata. </li></ol> 1B. Monostrato Formazione primaria sul Germanio <ol><li> Taglio wafer germanio nei supporti 1cm2, polvere e risciacquare con acqua ed etanolo filtrata. </li><li> Eliminare la contaminazione organica immergendo le superfici in un piatto di vetro contenente acetone per 20 minuti </li><li> Luogo ogni superficie in una soluzione al 10% di HCl per 15 minuti. Questo processo elimina contemporaneamente lo strato di ossido nativo e clorurati la superficie. Dopo 5 minuti asciugare i substrati con azoto. </li><li> Per formare un substrato ottil-terminated, place ogni clorurati superficie germanio in un flaconcino di pressione contenente 4 ml di cloruro di magnesio ottile (2 mm). Luogo ogni flacone pressione in un heatblock a 130 ° C per 48 ore. </li><li> Prendere ogni fiala di pressione fuori dal heatblock e lasciate raffreddare a temperatura ambiente. </li><li> Sciacquare ogni superficie rapidamente con DCM ed etanolo e secco sotto azoto filtrata. </li></ol> 2. NHS Funzionalizzazione substrato su silicio e germanio <ol><li> Preparare una filtrata 0,1 M NHS-diazirine soluzione in tetracloruro di carbonio. Attenzione: Mantenere l'esposizione alla luce al minimo. </li><li> Pipetta alcune gocce della soluzione sulle superfici metile terminale. Permettere alla soluzione di diffondere su tutta la superficie. </li><li> Posizionare le superfici sotto una lampada UV (☐ = 254 nm, 4400/cm2 a 0,74 pollici). Lasciare le superfici di reagire ai raggi UV per 30 minuti, quindi aggiungere più NHS-diazirine alla superficie e lasciare che la reazione di proseguire per altri 30 minuti. </li><li> Sciacquare la modifica NHS surfaces con DCM ed etanolo e secco sotto azoto filtrata. </li></ol> 3. Molecola Funzionalizzazione piccoli <ol><li> Reagire NHS-modified substrati in una 20 mm ter-butil carbamoil (Boc-) etilendiammina soluzione in diclorometano (DCM) per due ore a temperatura ambiente. </li><li> Dopo la reazione, lavare i Boc-modified substrato con DCM e etanolo. </li><li> Deprotect il substrato Boc modificati utilizzando il 25% acido trifluoroacetico (TFA) in DCM per un'ora a temperatura ambiente. </li><li> Sciacquare la superficie risultante con DCM, etanolo e 10% (w / v) di bicarbonato di potassio in acqua e asciugare sotto azoto filtrata. </li><li> Analizzare tutte le superfici con XPS per determinare la composizione elementare. </li></ol> 4. Acida poliuretano Acrilato Timbro (PUA) Preparazione <ol><li> Diluire acrilato A del 30% con B triacrylate trimetilolpropano etossilato per ridurre la viscosità. Aggiungi fotoiniziatori C e D per la miscela di reazione (Fig.URE 6). </li><li> Aggiungi sodio 2-mercaptoethanesulfonate (0,2 g, 1.22 mmol) ad una soluzione HCl 4N in diossano (10 ml) e mescolare a temperatura ambiente per 2 minuti. </li><li> Filtrare fuori il cloruro di sodio prima attraverso un filtro di vetro fine e poi attraverso una membrana di 0,2 μ m siringa in PTFE filtro per permettere una soluzione limpida di 2-mercaptoethanesulfonic acido diossano. </li><li> Diossano evaporare a pressione ridotta </li><li> Reagire l'acido solfonico risultante con 2 ml di poliuretano acrilato miscela prepolymeric a temperatura ambiente e poi sotto vuoto a 50 ° C. Assicurati di liberare completamente la miscela di bolle d'aria intrappolate. </li><li> Raffreddare la soluzione risultante a temperatura ambiente e polimerizzare tra due lastre di vetro microscopio o un vetrino e un maestro per esposizione a luce UV per 2 ore a temperatura ambiente. </li><li> Dopo la polimerizzazione, con attenzione buccia fuori il timbro del maestro e lavare il timbro con etanolo e l'acqua e asciugare con nitroge filtratan. </li></ol> 5. Stampa catalitica e SEM / Analisi AFM <ol><li> Posizionare il corrispondente poliuretano acrilato timbro sulla parte superiore del NHS-modified substrato a temperatura ambiente per un minuto in assenza di carico esterno per tenerli insieme. </li><li> Dopo la reazione, a parte il timbro e il substrato. </li><li> Sciacquare il substrato con l'etanolo, l'acqua, etanolo e poi asciugare con azoto filtrato. </li><li> Sciacquare il timbro con l'etanolo, l'acqua, etanolo e poi asciugare con azoto filtrato. </li><li> Conservare i francobolli a temperatura ambiente prima della successiva applicazione. </li><li> Analizza la struttura prodotta utilizzando la modalità di contatto laterale microsopy forza atomica (AFM) e microscopia elettronica a scansione (SEM) </li></ol> 6. Proteine ​​Patterning e Microscopia a fluorescenza <ol><li> Immergere il SSN-fantasia substrato bifunzionale in lisina-N, N-diacetic acido (20 mm) e Et 3 N (100 mm) in DMF: H20 (1:1) a temperatura ambiente per 1 ora e poi sciacquato conacqua ed etanolo. </li><li> Incubare i substrati in 50 mM NiSO4 soluzione per 5 minuti a temperatura ambiente. </li><li> Sciacquare i substrati chelati con abbondante acqua e tampone vincolante (20 NaP mm, 250 mm NaCl, 10 mM imidazolo, pH 7,5) e immergere in una soluzione filtrata GFP (~ 40 μ M) per 1 ora a 0 ° C. </li><li> Sciacquare immediatamente i substrati con tampone vincolante seguito da PBS (pH 7,4). </li><li> Mantenere idratata substrati in PBS a 0 ° C fino a quando non erano pronti per l'analisi microscopia a fluorescenza. </li></ol> 7. Proteine ​​Patterning e Microscopia a fluorescenza <ol><li> Immergere il SSN-fantasia substrato bifunzionale in lisina-N, N-diacetic acido (20 mm) e Et 3 N (100 mm) in DMF: H 2 0 (1:1) a temperatura ambiente per 1 ora e poi risciacquate con acqua ed etanolo. </li><li> Incubare i substrati in un 50 mm Niso 4 soluzione per 5 minuti a temperatura ambiente. </li><li> Sciacquare i substrati chelati eccessivamente wacqua-esima e binding buffer (20 mM NaP, 250 mM NaCl, 10 mM imidazolo, pH 7,5) e immergere in una soluzione filtrata GFP (~ 40 mM) per 1 ora a 0 ° C. </li><li> Sciacquare immediatamente i substrati con tampone vincolante seguito da PBS (pH 7,4). </li><li> Mantenere idratata substrati in PBS a 0 ° C fino a quando non erano pronti per l'analisi microscopia a fluorescenza. </li></ol> 8. Rappresentante dei risultati: Un esempio di soft-patterning litografico nano catalitico è mostrata in Figura 7. L'approccio crea pattern chemoselective sulla privo di ossidi di silicio e germanio, che può essere ortogonalmente funzionalizzati con prodotti chimici diversi e frazioni biologiche. La reazione tra il SSN-functioanlized substrato e il timbro catalitico fantasia porta alla idrolisi delle frazioni NHS nelle aree di contatto conformazionale, producendo una fantasia bifunzionale regioni substrato portante del NHS attivato e gli acidi carbossilici. A causa della diffusioni di natura gratuita del nostro metodo, ottenere una risoluzione vicina a quella della fotolitografia. Per esempio, la Figura 7 mostra caratteristiche di 125 nm, che sono stati riprodotti in modo uniforme su tutta la superficie del substrato di silicio. Sorprendentemente, il timbro catalitica può essere riutilizzato più volte senza perdere efficienza. Chemoselective funzionalizzazione di semiconduttori fantasia con biomolecole apre la prospettiva di integrare i tradizionali materiali elettronici con i substrati biologici altamente selettivi per applicazioni nel rilevamento, diagnostica, e le aree di analisi della ricerca. Un esempio di tale funzionalizzazione è mostrato in figura 8, dove NHS-fantasia silicio è stata selettivamente funzionalizzati con molecole proteiche. Sfruttando la reattività differenziale di acidi carbossilici attivati ​​e libero, per prima cosa apposta nitrilotriacetico acido-terminato (NTA) linker heterobifunctional al SSN-funzionalizzati regioni, e poi utilizzato la conseguenteNTA-superficie modellata come un modello per l'attaccamento selettivo di esa-istidina-tagged GFP. Figura 8b mostra chiaramente l'intensità di fluorescenza differenziale tra GFP-modificato e idrolizzato regioni indenni acido carbossilico. Le dimensioni e la forma delle caratteristiche replicato sono coerenti tra le due superfici NHS modellata (Fig. 8a) e GFP-modified superficie (Figura 8b), confermando la notevole stabilità del carbonio passivato superfici e la selettività del metodo di stampaggio. Il protocollo non si limita alla proteina His-tag, e può essere utilizzato per altre biomolecole modello compreso il DNA e gli anticorpi. <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Regime generale in rappresentanza di stampa catalitico microcontact <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Struttura del bi-strato msistema olecular su Ge e Si. Primaria monostrato alchilico forme stabili Ge-C o Si-C legami con il substrato e fornisce un sistema chimicamente inerte e chiudere imballato che protegge la superficie sottostante dal degrado. (B) overlayer secondaria forma legami stabili con primarie CC strato protettivo e fornisce terminali funzionali gruppi <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Schemi di reazione che rappresenta la formazione di monostrati primaria di protezione su Si (A) e Ge (B) <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig4.jpg" alt="Figura 4" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 4"> Figura 4. Funzionalizzazione chimica del monostrato protettivo primario con un donatore carbene heterobifunctional <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig5.jpg" alt="Figura 5" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 5"> Reazione Figura 5. Schema dimostrando modifiche piccola molecola di NHS-funzionalizzati subStrates e gli spettri corrispondenti XPS <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig6.jpg" alt="Figura 6" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 6"> Figura 6. Composizione della catalitico pre-miscela polimerica, le condizioni di polimerizzazione, e le immagini SEM della fantasia solfonico acido-modificato il timbro e il corrispondente in PMMA-Si padrone <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig7.jpg" alt="Figura 7" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 7"> Figura 7. SEM e le immagini attrito AFM di SAM modellata su Si e Ge con un timbro acido <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig8.jpg" alt="Figura 8" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 8"> Figura 8 Soft-patterning litografico e funzionalizzazione del silicio passivato con molecole organiche e biologiche a:.. Immagine SEM della fantasia NHS-modified substrato b:. Micrografia di substrato fluorescente GFP modificate.

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Non abbiamo nulla da rivelare

Il protocollo presentato è una forma o di stampa microcontact senza inchiostro che può essere universalmente applicata a qualsiasi substrato in grado di supportare semplici ben ordinata monostrati. In questo metodo, un francobollo-catalizzatore immobilizzato trasferisce un modello per una superficie d&#39;appoggio corrispondente gruppi funzionali. Poiché il processo non si basa sul trasferimento di inchiostro da timbro alla superficie della limitazione diffusiva risoluzione di μCP tradizionale e reattiva è ovviato, permettendo di produzione di routine di oggetti su scala nanometrica. L&#39;incorporazione di un primario altamente ordinato sistema molecolare fornisce una protezione completa del semiconduttore sottostante dai danni dell&#39;ossidazione. Allo stesso tempo, il metodo supporta immobilizzazione di ingombranti gruppi reattivi utilizzando una overlayer secondaria reattiva; insieme il sistema raggiunge sia la protezione e la funzionalizzazione. La tecnica inizia con la formazione di stabili legami carbonio-superficie consentendo chimicamente inerte Primary monostrato che serve come una barriera efficace per la formazione di ossido. Formazione di una overlayer secondaria reattiva fornisce terminale gruppi NHS funzionali che fungono da punti di attacco per una serie di combinazione di sostanze chimiche e biologiche. Questo sistema stabile doppo strato molecolare è successivamente modellato utilizzando il nostro approccio catalitica μCP. L&#39;approccio presentato in questo studio offre un metodo generale per substrati semiconduttori patterning con una vasta gamma di materiali organici e biologici. La possibilità di creare disegni organici semiconduttori interfacce senza costoso, strumentazione complessa offre numerose opportunità in campi quali l&#39;elettronica, le nanotecnologie, la biochimica e la biofisica.

<table border="1"><tbody><tr><th> Nome del reagente </th><th> Azienda / modello </th></tr><tr><td> XPS spettrometro </td><td> Kratos Axis Ultra </td></tr><tr><td> Microscopio a forza atomica </td><td> Veeco D3100 </td></tr><tr><td> SEM-FEG microscopio </td><td> FEI XL30 </td></tr><tr><td> Microscopio a fluorescenza </td><td> Zeiss Axio Imager </td></tr><tr><td> Heatblock </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Pompa del vuoto </td><td> Boc Edwards </td></tr><tr><td> Acque dell&#39;impianto di depurazione </td><td> Millipore </td></tr><tr><td> TESP silicio sonde </td><td> Veeco </td></tr><tr><td> Silicio </td><td></td></tr><tr><td> Fiale di pressione </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Pressione di aspirazione </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Lampada UV </td><td> UVP </td></tr><tr><td> Timbro del materiale </td><td> Vedi riferimenti 20 e 18 </td></tr><tr><td> PFTE siringa filtri </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Nano Striscia </td><td> Cyantek </td></tr><tr><td> HCl </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Etanolo </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Acetone </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> HF </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Clorobenzene </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> PCL5 </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Propenile cloruro di magnesio </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Cloruro di Magnesio ottile </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Tetracloruro di carbonio </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Boc protetto etilendiammina </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> 4N HCl soluzione in diossano </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Lisina-N, N-diacetic acido </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> imidazolo </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> PBS </td&gt; <td> Sigma </td></tr></tbody></table>

morbido funzionalizzazione litografica e patterning ossido senza silicio e germanio

Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

Lo sviluppo di dispositivi elettronici ibridi si basa in gran parte l&#39;integrazione di (bio) e materiali organici semiconduttori inorganici attraverso un interfaccia stabile che permette di trasporto efficienti elettroni e protegge i substrati di fondo dalla degradazione ossidativa. Gruppo di semiconduttori IV può essere efficacemente protetti con altamente ordinato monostrati auto-assemblati (SAM), composto di semplici catene alchiliche che agiscono da barriera impermeabile alle soluzioni sia organici e acquosi. Semplice SAM alchil, tuttavia, sono inerti e non riconducibili alle tecniche tradizionali di patterning. La motivazione per immobilizzare i sistemi organici molecolari su semiconduttori è quello di impartire una nuova funzionalità per la superficie in grado di fornire funzioni ottiche, elettroniche e meccaniche, così come l&#39;attività chimiche e biologiche. Stampa microcontact (CP μ) è un soft-tecnica litografica per SAM patterning su superfici miriade. 1-9 Nonostante la sua semplicity e versatilità, l&#39;approccio è stato in gran parte limitato a superfici di metallo nobile e non è stato ben sviluppato per il trasferimento di substrati modello tecnologicamente importanti, come l&#39;ossido senza silicio e germanio. Inoltre, poiché questa tecnica si basa sulla diffusione di inchiostro per trasferire il pattern da elastomero di substrato, la risoluzione di tali stampa tradizionale si limita essenzialmente a vicino a 1 μ m. 10-16 In contrasto con la stampa tradizionale, senza inchiostro patterning CP μ si basa su una specifica reazione tra una superficie immobilizzato sottofondo e un francobollo legato catalizzatore. Perché la tecnica non si basa su diffusive formazione SAM, si espande in modo significativo la diversità delle superfici patternable. Inoltre, la tecnica senza inchiostro evita le limitazioni delle funzionalità dimensioni imposte dalla diffusione molecolare, facilitando la replica di caratteristiche molto piccole (&lt;200 nm). 17-23 Tuttavia, fino ad ora, senza inchiostro μ CP è stato utilizzato principalmente per patterning sistemi relativamente disordinati molecolare, che non proteggono le superfici sottostanti dal degrado. Qui riportiamo un semplice, affidabile high-throughput metodo per patterning passivato silicio e germanio con reattivo monostrati organici e dimostrare funzionalizzazione selettiva dei substrati fantasia sia con piccole molecole e proteine. La tecnica utilizza una NHS-reattiva preformate sistema doppo strato di ossido senza silicio e germanio. La porzione NHS viene idrolizzato in un modello specifico modo con un acido-modificato timbro sulfonic acrilato di produrre modelli chimicamente distinti di NHS-attivato e gli acidi carbossilici. Un limite significativo alla risoluzione di molte tecniche CP μ è l&#39;uso di materiale PDMS che manca la rigidità meccanica necessaria per il trasferimento ad alta fedeltà. Per ovviare a questa limitazione abbiamo utilizzato un poliuretano acrilato polimeri, un materiale relativamente rigido che può esserefacilmente funzionalizzati con differenti frazioni organiche. Il nostro approccio patterning protegge completamente sia silicio e germanio da ossidazione chimica, fornisce un controllo preciso sulla forma e le dimensioni delle caratteristiche fantasia, e dà accesso immediato ai modelli chimicamente discriminati che può essere ulteriormente funzionalizzati con molecole sia organici e biologici. L&#39;approccio è generale ed applicabile ad altre superfici tecnologicamente rilevanti.

Qui si descrive un metodo semplice per patterning senza ossido di silicio e germanio funzionalizzazione con reattivo monostrati organici e dimostrare dei substrati fantasia con piccole molecole e proteine. L&#39;approccio protegge completamente le superfici da ossidazione chimica, fornisce un controllo preciso sulla morfologia caratteristica, e consente un accesso immediato ai modelli chimicamente discriminati.

Morbido Funzionalizzazione litografica e Patterning ossido senza silicio e germanio

Lo sviluppo di dispositivi elettronici ibridi si basa in larga misura sull'integrazione di materiali (bio)organici e semiconduttori inorganici attraverso un...

Questo protocollo illustra come creare schemi di silicio privo di ossido in germanio mediante strati monoatomici organici reattivi, utilizzando un protocollo di stampa altamente efficiente e semplice da eseguire. Viene inoltre dimostrata la funzionalizzazione selettiva dei substrati stampati con piccole molecole e proteine. Il primo passaggio del protocollo consiste nella modifica covalente di substrati di silicio o germanio con uno strato monoatomico organico primario altamente stabile.Questo protegge l'interfaccia sottostante tra materiali organici e inorganici da degradazione reattiva e danni ossidativi. Si forma uno strato superficiale costituito da estere idrossi-ammidico legato covalentemente per fornire funzionalità latenti di tipo idrolitico e reattivo. Come secondo passaggio, i substrati modificati con un bilayer uniforme di NHS vengono strutturati mediante stampa catalitica in microcontatto, utilizzando un timbro elastomerico modificato con acido solfonico; il contatto con il timbro idrolizza i gruppi NHS, formando così schemi di aree chimicamente distinte composte da NHS attivati e acidi carbossilici liberi. Successivamente, i substrati strutturati vengono funzionalizzati con piccole molecole organiche e proteine.Questo passaggio viene completato innanzitutto fissando sulla superficie di NI Trello dei linker eterofunzionali terminanti con acido triacetico alle regioni funzionalizzate con NHS e, in secondo luogo, mediante l'attacco selettivo della proteina verde fluorescente marcativa con un'etichetta esa-istidina. L'approccio produce ottimi risultati con schemi di intensità di fluorescenza differenziale chiaramente definiti e una stabilità straordinaria del pattern dopo ripetute modifiche della superficie.Quindi, il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti è l'accuratezza. Il modello è effettivamente controllato dall'accuratezza del timbro stesso, piuttosto che dalla diffusione. Il progetto è stato inizialmente concepito a partire dall'idea che le tecniche di modellatura basate su reazioni catalitiche, anziché su semplice deposizione, devono presentare numerosi vantaggi.Uno dei motivi è che i catalizzatori non vengono consumati durante la reazione e possono essere riutilizzati più volte, a differenza della stampa o deposizione tradizionale, in cui è necessario fornire continuamente nuovi materiali per la definizione dei pattern. Nei nostri primi studi, abbiamo effettivamente ancorato una molecola catalitica a una punta di microscopio a forza atomica (AFM) e successivamente l'abbiamo trascinata lungo la superficie in un processo seriale, simile a uno strumento meccanico, per creare i pattern.Tuttavia, il timbro elastomerico rappresentava un'estensione logica per applicazioni di produzione parallela. Uno degli aspetti più importanti del protocollo è l'uso del sistema molecolare a doppio strato. Il sistema ci permette sia di rimuovere che di funzionalizzare substrati organici e privi di ossidi.In linea ideale, il SAM primario iniziale dovrebbe garantire una terminazione completa di tutti gli atomi esposti in superficie e formare un sistema molecolare compatto, in grado di proteggere la superficie sia dall'ossidazione che dal degrado. Lo strato secondario sovrapposto dovrebbe contenere gruppi funzionali terminali, modificabili ulteriormente mediante trasformazioni chimiche aggiuntive. I limiti significativi alla risoluzione della stampa microcontatto tradizionale sono la diffusione del motivo e delle molecole.Il nostro metodo permette una reazione chimica tra un catalizzatore attualmente immobilizzato su un gambo e un substrato legato al silicio o al germanio. Grazie a queste proprietà, la nostra tecnica sperimenta la replicazione di caratteristiche molto piccole, inferiori a 100 nanometri. Oppure, poiché il metodo crea modelli chimici, è possibile funzionalizzarli mediante reazioni specifiche con diverse molecole biologiche e organiche.Questa procedura richiede l'uso di diversi prodotti chimici pericolosi, come l'acido fluoridrico, la soluzione per chip nano e il pentacloruro di fosforo. Quando si lavora con questi reagenti, è importante indossare idonei indumenti protettivi e operare in un ambiente ben ventilato. La parte più complessa di questo protocollo consiste nel trasferire rapidamente le superfici clorurate nella soluzione greenard.Per evitare la riformazione dello strato di ossido, iniziare preparando una fettina di silicio 11. Tagliarla in substrati quadrati di un centimetro, rimuovere la polvere dai substrati e risciacquarli con acqua ed etanolo filtrato. Successivamente, eliminare ogni contaminazione organica immergendo i substrati di silicio in una capsula di vetro contenente nanos.Soluzione per lo stripping riscaldata a 75 gradi Celsius. Attendere 15 minuti, quindi risciacquare. Pulire ogni substrato con acqua filtrata deionizzata.Sottoporre ogni substrato a un bagno di cinque minuti in una soluzione di HF al 5% per rimuovere lo strato di ossido nativo, quindi asciugare il silicio privo di ossido con azoto. Per ottenere un substrato clorurato, immergere immediatamente ogni pezzo di silicio privo di ossido in una provetta per scintillazione contenente due millilitri di cloruro di fosforo pentavalente satura in clorobenzene. Al termine della reazione.Lasciare raffreddare i vial a temperatura ambiente. Risciacquare ogni superficie con clorobenzene e asciugare sotto azoto filtrato. Successivamente, posizionare ogni superficie di silicio clorurata in un vial a pressione contenente quattro millilitri di cloruro di magnesio in propanolo.Incubare le provette a pressione a 130 gradi Celsius per 24 ore. Una volta che le provette a pressione si sono raffreddate a temperatura ambiente, risciacquare rapidamente ogni superficie con diclorometano ed etanolo e asciugare sotto azoto filtrato come nella preparazione del substrato di silicio. Tagliare una wafer di germanio in quadrati di un centimetro e rimuovere la polvere, quindi risciacquare con acqua ed etanolo filtrato insieme al germanio.Rimuovere i contaminanti organici immergendo i substrati in una vaschetta contenente acetone per 20 minuti. Successivamente, immergerli in una soluzione di HCl al 10% per 15 minuti. Asciugare i substrati con azoto e posizionare ogni superficie clorurata in un vial a pressione contenente quattro millilitri di cloruro di magnesio ottaile.Incubare i vial a 130 gradi Celsius per 48 ore. Al termine dell'incubazione, lasciare raffreddare i vial a temperatura ambiente e risciacquare rapidamente ogni wafer con diclorometano ed etanolo. Asciugare i wafer sotto flusso di azoto filtrato.Iniziare pipettando alcune gocce di soluzione NHS Diaz sulla superficie terminata con metile. Lasciare che la soluzione si diffonda su tutta la superficie. Posizionare le superfici sotto una lampada a raggi UV per 30 minuti.Quindi aggiungere ulteriori gocce di NHS Diaz sulla superficie e lasciare procedere la reazione per altri 30 minuti. Risciacquare le superfici modificate con NHS usando diclorometano ed etanolo, quindi asciugarle sotto azoto filtrato.Procedere quindi con la funzionalizzazione delle piccole molecole. Infine, analizzare le superfici mediante XPS per determinare la composizione elementare. Iniziare la preparazione del timbro mescolando il capto etano solfonato di sodio in 10 millilitri di soluzione di HCl 4 normali in dioxano.Agitare la soluzione a temperatura ambiente per due minuti a partire dalla soluzione. Filtrare il cloruro di sodio attraverso un filtro in vetro fine e successivamente attraverso un filtro siringa in membrana PTFE da 0,2 micron. Prelevare ora la soluzione limpida di acido capto etano s fonico in dioxano e rimuovere il dioxano sotto pressione ridotta.Fare reagire l'acido solforico risultante con due millilitri di miscela prepolimerica di poliuretano acrilato, a temperatura ambiente e successivamente sotto vuoto a 50 gradi Celsius. Assicurarsi di eliminare completamente dalla miscela l'aria intrappolata per garantire una polimerizzazione efficace della miscela prepolimerica. È importante non riscaldare mai la miscela durante la reazione con me.CAPTA atten phonic acid, e durante l'ossigenazione sotto vuoto, mentre la soluzione è viscosa, versarla sul master di silicio e coprirla con una lamella di vetro piatta avvolta in paraform. Successivamente, indurire lo stampo esponendolo alla luce UV. Dopo la polimerizzazione, rimuovere la lamella di vetro e il film di para e staccare con cura lo stampo dal master, tagliare lo stampo alla dimensione appropriata e lavarlo con etanolo e acqua.Quindi asciugarlo con azoto filtrato. Il seguente è il passaggio più importante del protocollo. Posizionare il timbro sulla parte superiore del substrato modificato con NHS senza alcun carico esterno per mantenerli uniti.Non spedire il timbro né applicare troppa pressione. Attendere un minuto, quindi risciacquare il substrato e il timbro con acqua contenente etanolo e successivamente con etanolo puro, seguito dall'essiccazione sotto azoto filtrato. Conservare i timbri a temperatura ambiente per analizzare il modello prodotto.Utilizzare la microscopia a forza atomica laterale in modalità contatto e la microscopia elettronica a scansione. In questo passaggio, mobilizziamo la GFP sulla superficie di silicio stampata. Iniziamo innanzitutto modificando l'estere attivato con un derivato NTA, quindi immobilizziamo la proteina con tag HIIN sulla superficie mediante chelazione del nichel.È importante in questo passaggio mantenere la biomolecola di interesse alla temperatura appropriata per evitare degradazioni indesiderate. Per fissare le proteine al pattern NHS, al substrato bifunzionale, immergerlo in una soluzione di lisina, nnn dia acido acetico e trietilammina. Dopo un'ora, risciacquare i substrati con acqua seguito da etanolo.Ora incubare i substrati per cinque minuti in una soluzione chelante di solfato di nichel. Successivamente, risciacquare i substrati con acqua e tampone di legame, seguito dall'immersione in un bagno di soluzione di GFP ghiacciata. Un'ora dopo, risciacquare i substrati con lo stesso tampone di legame, seguito da un risciacquo in PBS.Quindi conservare i substrati in PBS a zero gradi Celsius prima dell'analisi. Infine, analizzare le superfici mediante microscopia fluorescente per visualizzare le aree modificate con GFP. La nano-impaginatura litografica morbida B &egrave; stata utilizzata per creare pattern chimicamente selettivi su silicio privo di ossido e su germanio; la reazione tra il substrato funzionalizzato con NHS e il timbro del pattern catalitico porta all'idrolisi dei gruppi NHS nelle aree di contatto conformazionale, generando un pattern su substrato funzionale con regioni contenenti acidi carbossilici attivati con NHS e acidi carbossilici liberi.Essendo un metodo privo di diffusione, la risoluzione è vicina a quella della fotolitografia, come dimostrato da caratteristiche di 125 nanometri. Queste caratteristiche sono state riprodotte in modo uniforme su tutta la superficie del substrato di silicio. Le dimensioni delle caratteristiche stampate erano identiche a quelle del corrispondente master in silicio e del timbro catalitico.È degno di nota che il timbro catalitico può essere riutilizzato più volte senza perdita di efficienza. La funzionalizzazione chimio-selettiva di semiconduttori a motivo è stata ottenuta sfruttando le diverse reattività degli acidi carbossilici attivati e liberi. Innanzitutto, dei linker etero bifunzionali terminanti con acido niellotrico sono stati fissati alle regioni funzionalizzate con NHS, quindi utilizzati come stampo sulla superficie a motivo NHS risultante per l'ancoraggio selettivo del motivo G-F-P-N-H-S con tag esa-istamina.Il silicio è stato chimicamente funzionalizzato con molecole proteiche. Utilizzando questo approccio in microscopia a fluorescenza, si è osservata una chiara differenza di intensità tra le regioni modificate con GFP e quelle idrolizzate con acidi carbossilici liberi. Le dimensioni e la forma delle caratteristiche replicate sono coerenti sia sulle superfici con pattern NHS sia su quelle modificate con GFP, confermando la notevole stabilità delle superfici passivate al carbonio e la selettività dell'approccio di stampaggio.Il protocollo presentato è una forma di stampa microcontatto con inchiostro che può essere universalmente applicata a qualsiasi substrato in grado di sostenere monocouche semplici e ben ordinate. Poiché il processo non si basa sul trasferimento dell'inchiostro dal timbro alla superficie, il limite di risoluzione diffusiva della stampa microcontatto tradizionale e reattiva viene eliminato.Permette la produzione su scala industriale di oggetti a livello nanometrico. L'integrazione di un sistema molecolare primario, altamente ordinato, garantisce una protezione completa del semiconduttore sottostante dai danni da ossidazione. La formazione di brevetti selettivi per il legame covalente (CHE) fornisce punti di attacco specificamente definiti per una varietà di molecole biologiche e organiche.Utilizzando diverse attività di forme libere e attivate delle carcasi, siamo stati in grado di mobilitare proteine isto-intatte sui modelli creati. Tuttavia, questo metodo non è limitato alle proteine isto-intatte e può essere impiegato per immobilizzare altre biomolecole come DNA e anticorpi. Dopo aver visto questo video, dovreste avere una buona comprensione di come modificare silicio o germanio passivati con un sistema molecolare e un modello catalitico.I substrati modificati NHS. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di lavorare in un ambiente pulito e privo di polvere. È inoltre fondamentale adottare le necessarie precauzioni di sicurezza quando si lavora con materiali pericolosi come HF e nanos.Stripp.

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Morbido Funzionalizzazione litografica e Patterning ossido senza silicio e germanio

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