Name: ソフトリソグラフィ機能化およびパターニング酸化物フリーシリコンとゲルマニウム (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-16T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 38 s
Description: 学ぶソフトリソグラフィーによる酸化物フリーシリコンとゲルマニウムの機能化およびパターニング手法。反応性有機単分子層を用いて、小さな分子やタンパク質を選択的に修飾し、高解像度の化学パターンを形成する方法です。

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1A。シリコン上の主要な単分子膜形成<ol><li> 1センチメートル2基板、粉々にシリコンウエハーをカットし、水とフィルタリングエタノールですすいでください。 </li><li> 75℃でナノストリップを含むガラス皿の中でシリコン基板を沈めることによって有機汚染を取り除く15分後、脱イオン、ろ過水を使用して各基板をすすぐ。 </li><li>自然酸化層を除去するために：5％HF溶液（HFは非常に危険な物質である警告）に各基板を置きます。窒素で5分後にドライ酸化、フリーシリコン</li><li>すぐに水没クロロベンゼンの飽和PCL 5の2 mlを入れたシンチレーションバイアル内の各酸化物を含まないシリコン片を、塩素化基板を生産する。この溶液を0.2μmにフィルタリングする必要があります。 </li><li>各バイアルの上にバイアルのコンデンサーをアセンブルし、heatblockに配置は、112℃まで一時間を設定します。 </li><li>反応が完了した後、バイアルは、各surfaを冷却し、リンスしましょうろ過した窒素下でクロロベンゼンと乾燥とCE。 </li><li>プロペニル - 終了基板を形成するために、プロペニル塩化マグネシウムの4 mlを含む圧力のバイアル内の各塩素化シリコン表面に置きます。 130℃heatblock内の各圧力のバイアルを置き℃で24時間。 </li><li> heatblockの各圧力のバイアルを取り出し、冷ます。 </li><li> DCMとエタノールで迅速に各表面を洗浄し、ろ過した窒素下で乾燥させます。 </li></ol> 1B。ゲルマニウムのプライマリ単分子膜形成<ol><li> 、1平方センチメートル基板にゲルマニウムのウェーハをカット塵や水とフィルタリングエタノールですすいでください。 </li><li> 20分間アセトンを含有するガラス皿の中で表面を沈めることによって有機汚染を取り除く</li><li> 15分間10％HCl溶液で各表面に置きます。このプロセスは、同時に自然酸化層を除去し、表面をchlorinates。 5分後、窒素で基板を乾燥させます。 </li><li>オクチル-終端基板、ナンプラーを形成するCEは、各オクチル塩化マグネシウム（2mM）を4 mlを含む圧力のバイアルにゲルマニウム表面を塩素化。 ℃で48時間130℃heatblock内の各圧力のバイアルを置きます。 </li><li> heatblockの各圧力のバイアルを取り出し、室温まで冷ます。 </li><li> DCMとエタノールで迅速に各表面を洗浄し、ろ過した窒素下で乾燥させます。 </li></ol> 2。シリコンとゲルマニウムでNHSの基板の機能化<ol><li>四塩化炭素でフィルタリングさ0.1MのNHS -ジアジリンの溶液を調製します。警告：最小の露光をキープ。 </li><li>メチル終端表面上にピペットで溶液を数滴。表面全体に分散するためのソリューションを許可する。 </li><li> UVランプ（☐= 254 nmの、0.74インチで4400/cm2）で表面を置きます。表面が表面に多くのNHS -ジアジリンを追加し、30分間UV光下で反応し、さらに30分間反応反応を聞かせすることができます。 </li><li> NHS変更されたのをすすぐDCMとエタノールと、ろ過した窒素下で乾燥とurfaces。 </li></ol> 3。小分子の機能化<ol><li>反応するNHS修飾20mMのtert -ブチルカルバモイル、室温で2時間ジクロロメタン（DCM）におけるカルボニル（Boc -）エチレンジアミンの溶液中に基板を。 </li><li>反応後、DCMとエタノールとのBoc -修飾基質をすすいでください。 </li><li>室温で1時間、DCMには25％トリフルオロ酢酸（TFA）を用いてBoc変更された基板を脱保護。 </li><li>ろ過した窒素下で水と乾燥で、その結果DCMと表面、エタノール、10％（w / v）の炭酸水素カリウムをすすぐ。 </li><li>元素組成を決定するためにXPSにより、すべての面を分析する。 </li></ol> 4。酸性ポリウレタンアクリレートスタンプ（PUA）の準備<ol><li>粘度を減らすためにトリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレートBで30％、アクリル酸を希釈する。反応混合物（ 図に光開始剤CとDを追加します。URE 6）。 </li><li>ジオキサン中の4N HCl溶液（10ml）に、2分間室温で撹拌ナトリウム2 - mercaptoethanesulfonate（0.2グラム、1.22ミリモル）を追加します。 </li><li>細かいガラスフィルターで、次にジオキサン、2 - mercaptoethanesulfonic酸の透明な溶液を得たフィルタ0.2μメートルのPTFEメンブレンシリンジを介して第塩化ナトリウムをフィルタオフ。 </li><li>減圧下でジオキサンを蒸発させる</li><li> 50℃室温でポリウレタンアクリレートprepolymeric混合物2mlで、その後真空下で、得られたスルホン酸を反応℃に完全に閉じ込められた空気の泡から混合物を解放するようにしてください。 </li><li>室温に得られた溶液を冷却し、二つのガラス顕微鏡スライドまたは室温で2時間のUV光への曝露によるガラスのスライドとマスターの間で重合する。 </li><li>重合後に、慎重にマスターオフタイムスタンプピールとフィルタリングnitrogeでエタノールと水でスタンプを洗浄し、乾燥nの</li></ol> 5。触媒印刷とSEM / AFM解析<ol><li>それらを一緒に保持するために、外部負荷で1分間室温でNHS -修飾基質の上に対応するポリウレタンアクリレートスタンプを置きます。 </li><li>反応後、スタンプと基板を分離する。 </li><li>その後、エタノール、水、エタノールで、ろ過した窒素で乾燥した基板を洗浄します。 </li><li>その後、エタノール、水、エタノールで、ろ過した窒素とドライスタンプをすすいでください。 </li><li>次のアプリケーションの前に室温でスタンプしてください。 </li><li>接触モードの横方向の原子間力microsopy（AFM）および走査型電子顕微鏡（SEM）を使用して生成したパターンを分析する</li></ol> 6。タンパク質のパターニングと蛍光顕微鏡<ol><li>ですすいだ後、1時間室温でH20（1:1）と：水没リジン- N、N -二酢酸（20 mm）とDMF中のEt 3 N（100 mM）の中のNHS柄二官能性基質を水とエタノール。 </li><li>室温で5分間、50mMのNiSO4溶液中の基質をインキュベートする。 </li><li> 0で1時間フィルタリングGFPの溶液中で水と結合バッファー（20mMのNAP、250mMのNaCl、10mMのイミダゾール、pH7.5）および水没（〜40μM）で過度にキレート化基材を洗い流す℃に</li><li>直ちにPBS（pH7.4）に続いて結合バッファーと基質をすすいでください。 </li><li>彼らは蛍光顕微鏡分析のための準備ができるまで、0℃でPBS中に基板が水和してください。 </li></ol> 7。タンパク質のパターニングと蛍光顕微鏡<ol><li>水ですすいだ後、H 2 1時間室温で0（1:1）と：リジン- N、N -二酢酸（20 mm）とDMF中のEt 3 N（100 mm）の水没NHS柄の二官能性基質とエタノール。 </li><li>室温で5分間、50mMのNISO 4水溶液に基板をインキュベートする。 </li><li>過度にワットキレート基板をすすぐ0で1時間のフィルタGFPの溶液中でi番目の水と結合バッファー（20mMのNAP、250mMのNaCl、10mMのイミダゾール、pH7.5）および水没（〜40μM）℃ </li><li>直ちにPBS（pH7.4）に続いて結合バッファーと基質をすすいでください。 </li><li>彼らは蛍光顕微鏡分析のための準備ができるまで、0℃でPBS中に基板が水和してください。 </li></ol> 8。代表的な結果： ソフトリソグラフィ触媒ナノパターニングの例を図7に示します。アプローチは、直角に異なる化学的および生物学的な部分で官能化することができる酸化物を含まないシリコンとゲルマニウム、上の化学選択的なパターンを作成します。 NHS - functioanlized基板と触媒パターニングスタンプとの間の反応では、NHS活性化し、遊離カルボン酸のパターン化二官能性基質のベアリングの領域をもたらし、コンフォーマル接触の分野におけるNHSの部分の加水分解につながります。 diffusによる本手法のイオンフリーの性質は、我々はフォトリソグラフィに近い分解能を達成。例えば、 図7は、全体に均一シリコン基板の表面全体に再現された125 nmの特徴を示しています。驚くべきことに、触媒スタンプが効率を失うことなく、複数回再利用することができます。 生体分子とのパターン化された半導体の化学選択的官能基は、センシング、診断、および研究の分析の分野におけるアプリケーション向けに高度に選択的な生物学的基質との伝統的な電子材料を統合の展望を開きます。このような官能の例は、NHS -パターニングシリコンが選択的に蛋白質分子で機能化された図8に示されています。活性化し、遊離カルボン酸の差反応性を悪用することによって、我々は最初のNHS官能地域にニトリロ三酢酸で終了する（NTA）ヘテロリンカーを貼付して、結果の使用ヘキサヒスチジンタグGFP 図8bの選択的付着のためのテンプレートとしてNTA -パターン表面は明らかにGFP - Modifiedと加水分解された遊離カルボン酸の地域間の差蛍光強度を示しています。複製された機能の大きさと形状は炭素動態化表面とスタンピングアプローチの選択性の顕著な安定性を確認し、NHSパターン表面（ 図8a）とGFP変性表面（ 図8b）の両方の間で一貫しています。プロトコルは、Hisタグ融合タンパク質に限定されるものではなく、DNAと抗体を含むパターン、他の生体分子に使用することができます。 <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig1.jpg" alt="図1" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図1"> 図1。触媒マイクロコンタクトプリンティングを表す一般的なスキーム<img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig2.jpg" alt="図2" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図2"> 図2二層mの構造GeとSi基板上olecularシステム。主なアルキル単分子膜は、基板との安定したGeがCもしくはSi - C結合を形成し、基底サーフェス劣化からの保護、化学的に不活性と密接なパックシステムを提供する。（b）の二次被覆層が主な保護層で安定したCC結合を形成し、機能的な端末を提供するグループ<img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig3.jpg" alt="図3" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図3"> Siの（A）とGe（B）の一次防護単分子膜の形成を表す図3。反応スキーム<img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig4.jpg" alt="図4" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図4"> 図4。ヘテロカルベンのドナーとの一次防護単層の化学的機能化<img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig5.jpg" alt="図5" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図5"> 図5。NHS官能サブの低分子化合物の変更を示す反応スキームstratesと対応するXPSスペクトル<img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig6.jpg" alt="図6" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図6"> 図6。触媒プレポリマー混合物、重合条件、およびパターンスルホン酸変性スタンプのSEM像の構成と対応するPMMA - Siのマスター<img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig7.jpg" alt="図7" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図7"> 図7。酸性スタンプ付きSEMとSiとGe上にパターン化SAMのAFMの摩擦の画像<img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig8.jpg" alt="図8" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図8"> 図8有機及び生体分子との不動態化されたシリコンのソフトリソグラフィパターニングと機能化：。。パターニングされたNHS -修飾基質のSEM像B：GFP修飾基質の蛍光顕微鏡写真。

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</ol>

我々は、開示することは何もない

提示プロトコルは普遍的に単純な秩序化単分子膜をサポートできる任意の基材に適用することができるフォームまたはinklessマイクロコンタクトプリンティングのです。この方法では、スタンプが固定化触媒は、対応する官能基を有する表面にパターンを転送します。プロセスがタイムスタンプから表面へのインキ転移性に依存しないため、伝統的な反応性μCPの拡散解像度の制限は、ナノスケールのオブジェクトのルーチン製造を可能にして、排除される。主な高秩序の分子システムの導入は、酸化による損傷からの基盤となる半導体の完全な保護を提供します。それと同時に、方法は二次的反応性被覆層を利用することで、煩雑な反応性基の固定化をサポートし、一緒にシステ​​ムの保護と機能化を両立。 技術は化学的に不活性primarを可能にする安定した炭素表面結合の形成から始まり、酸化物形成への効果的なバリアとして機能するyの単層。二次反応上層の形成は、化学的および生物学的部分のさまざまな接続点として機能する端末のNHS官能基を提供します。この安定した二層の分子システムは、その後、私たちの触媒μCPのアプローチを用いてパターニングされる。本研究で紹介するアプローチは、有機と生物学的材料の広範なパターニング半導体基板の一般的な方法を提供しています。高価、複雑な計装なしでパターニングされた有機半導体のインターフェースを作成する機能は、エレクトロニクス、ナノテクノロジー、生化学、生物物理学などの分野で数多くの機会を提供しています。

<table border="1"><tbody><tr><th>試薬の名前</th><th>会社/モデル</th></tr><tr><td> XPSスペクトロメータ</td><td> KRATOS軸ウルトラ</td></tr><tr><td>原子間力顕微鏡</td><td> Veeco社D3100 </td></tr><tr><td> SEM - FEGの顕微鏡</td><td> FEI XL30 </td></tr><tr><td>蛍光顕微鏡</td><td>ツァイスアクシオイメージャ</td></tr><tr><td> Heatblock </td><td> VWR </td></tr><tr><td>真空ポンプ</td><td> BOCエドワーズ</td></tr><tr><td>水精製システム</td><td>ミリポア</td></tr><tr><td> TESPシリコンプローブ</td><td> Veeco社</td></tr><tr><td>シリコン</td><td></td></tr><tr><td>圧力バイアル</td><td> Chemglass </td></tr><tr><td>真空マニホールド</td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> UVランプ</td><td> UVP </td></tr><tr><td>材料のスタンプ</td><td>リファレンス20と18を参照してください。 </td></tr><tr><td>シリンジフィルターをPFTE </td><td> VWR </td></tr><tr><td>ナノストリップ</td><td> Cyantek </td></tr><tr><td>塩酸</td><td>シグマ</td></tr><tr><td>エタノール</td><td>シグマ</td></tr><tr><td>アセトン</td><td>シグマ</td></tr><tr><td> HF </td><td>シグマ</td></tr><tr><td>クロロベンゼン</td><td>シグマ</td></tr><tr><td> PCL5 </td><td>シグマ</td></tr><tr><td>プロペニル塩化マグネシウム</td><td>シグマ</td></tr><tr><td>オクチル塩化マグネシウム</td><td>シグマ</td></tr><tr><td>四塩化炭素</td><td>シグマ</td></tr><tr><td> Boc保護エチレンジアミン</td><td>シグマ</td></tr><tr><td> TFA </td><td>シグマ</td></tr><tr><td>ナトリウム2 - mercaptoethanesulfonate </td><td>シグマ</td></tr><tr><td>ジオキサン中の4N HCl溶液</td><td>シグマ</td></tr><tr><td>リジン- N、N -二酢酸</td><td>シグマ</td></tr><tr><td>のEt 3 N </td><td>シグマ</td></tr><tr><td> DMF </td><td>シグマ</td></tr><tr><td> NISO 4 </td><td>シグマ</td></tr><tr><td> NAP </td><td>シグマ</td></tr><tr><td> NaClを</td><td>シグマ</td></tr><tr><td>イミダゾール</td><td>シグマ</td></tr><tr><td> PBS </TD&gt; <td>シグマ</td></tr></tbody></table>

ソフトリソグラフィ機能化およびパターニング酸化物フリーシリコンとゲルマニウム

Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

ハイブリッド電子機器の発展は、効率的な電子輸送を可能にし、酸化分解から、基礎となる基板を保護するための安定したインタフェースを介して（バイオ）、有機材料と無機半導体の統合の大部分が依存しています。 IV族半導体は、効果的に有機相と水両方のソリューションを通さない障壁として機能する単純なアルキル鎖から構成される高秩序の自己組織化単分子層（SAM）を使用して保護することができます。単純なアルキルSAMのは、しかし、不活性および伝統的なパターニング技術に従順ではありません。半導体上の有機分子システムを固定化するための動機は、光学、電子、および機械的な機能だけでなく、化学的および生物学的活性を提供することができる表面に新しい機能を付与することです。 マイクロコンタクトプリント（μCP）は、無数の表面のパターニングのSAM用ソフトリソグラフィ技術である。1-10そのあほにもかかわらずlicityと汎用性は、アプローチは、主に貴金属の表面に限定されており、よくそのような酸化物を含まないシリコンやゲルマニウムのような技術的に重要な基材へのパターン転写用に開発されていない。この技術は、基板にエラストマーからパターンを転写するインクの拡散に依存しているので更に、、このような伝統的な印刷の解像度は、本質的に近い1μmの10から16に制限されています従来の印刷とは対照的に、inklessμの CPのパターニングは、表面固定化基板とスタンプ結合型触媒との間の特定の反応に依存しています。技術が拡散SAMの形成に依存しないため、それが大幅patternable表面の多様性を拡大する。さらに、inklessテクニックは非常に小さい（&lt;200 nm）の機能の複製を容易にする、分子拡散によって課されたフィーチャサイズの制限がなくなります。17-23しかしながら、今までは、inklessμの CPは、主に劣化から基本的な表面を保護していないのパターニングが比較的不規則な分子システムのために使用されています。 ここでは、反応性有機単分子膜とシリコンとゲルマニウムの不動態化パターニングするためのシンプルで信頼性の高いハイスループット法を報告し、小分子とタンパク質の両方でパターン化された基質の選択的官能基化を示しています。技術は、酸化物を含まないシリコンとゲルマニウム上に予め形成されたNHS -反応性二層システムを利用しています。 NHSの部分は、NHS -活性化し、遊離カルボン酸の化学的に異なるパターンを生成するスルホン酸変性アクリルスタンプ付きパターン固有の方法で加水分解される。多くのμの CP技術の解決への重要な制限は、高忠実度の転送に必要な機械的な剛性が不足しているPDMS材料を使用することです。この制限を緩和するために我々は、ポリウレタンアクリレートポリマー、可能な比較的硬い材料を用い簡単に別の有機部分で官能。私たちのパターニングのアプローチは完全に、化学的酸化からシリコンとゲルマニウムの両方を保護するパターン化された特徴の形状と大きさを精密に制御を提供し、さらに有機的および生物学的分子と官能することができる化学的に判別パターンへの準備ができてアクセスすることができます。アプローチは、一般および他の技術的に関連の表面に適用可能です。

ここでは、反応性有機単分子膜とパターニング酸化物フリーシリコンとゲルマニウムのためのシンプルな方法を説明し、小分子とタンパク質とのパターン化された基質の官能基を示す。アプローチは完全に、化学的酸化から表面を保護する機能の形態を正確に制御を提供し、化学的に判別パターンにすぐにアクセスを提供します。

ハイブリッド電子デバイスの開発は、多くの場合、（バイオ）有機材料と無機半導体を...を用いて統合することに依存しています。

このプロトコルでは、非常に効率的で操作が簡単なプリンティングプロトコルを用いて、反応性有機単分子膜により酸化物フリーのシリコンおよびゲルマニウムをパターニングする方法を示します。また、低分子とタンパク質の両方を用いたパターン基板の選択的機能化についても実証します。本プロトコルの最初のステップは、高安定性の一次有機単分子膜を用いて、シリコンまたはゲルマニウム基板を共有結合的に修飾することです。これにより、下地の無機・有機界面を反応性劣化および酸化損傷から保護します。共有結合で連結されたヒドロキシスクシンイミドエステルのオーバーレイヤーは、潜在的な加水分解能および反応性機能を提供するために形成されます。第二のステップとして、均一な二層構造のNHS修飾基板を、パターニングされたスルホン酸修飾エラストマースタンプを用いた触媒マイクロコンタクトプリンティングによってパターニングします。スタンプとの接触によりNHS基が加水分解され、化学的に異なるNHS活性化基と遊離カルボン酸のパターンが形成されます。次に、パターニングされた基板を低分子有機化合物およびタンパク質で機能化します。このステップは、まずNHS官能基化領域にトリ酢酸末端のヘテロ機能性リンカーを固定し、次にヘキサヒスタジンタグ付き緑色蛍光タンパク質を選択的に結合させることで完了します。このアプローチにより、複数の表面修飾後も極めて安定したパターンの完全性と、非常に明確な蛍光強度の差を持つパターンが得られ、優れた結果をもたらします。したがって、既存の手法に対する本手法の主な利点は、その精度にあります。パターンは、拡散ではなく、スタンプ自体の精度によって完全に制御されます。このプロジェクトは、単純な堆積ではなく触媒反応に依存するパターニング技術には、数多くの利点があるはずだという考えから当初開始されました。第一に、触媒は反応で消費されないため、繰り返し再利用することが可能です。これは、常に新しいパターン形成材料を供給し続ける必要がある従来の印刷や堆積とは異なります。初期の研究では、実際に触媒分子をAFMチップに結合させ、それを工作機械のようなシリアルプロセスで表面に沿って移動させることでパターン形成を行いました。しかし、エラストマーstampは、並列製造アプリケーションへの論理的な拡張でありました。このプロトコルにおいて最も重要な点の一つは、二層分子システムの使用です。このシステムにより、酸化物および有機基材の両方を修飾および機能化することが可能になります。理想的には、最初の一次SAM（自己組織化単分子膜）によって、表面に露出したすべての原子を完全に終端させ、最密充填分子システムを形成させることで、酸化と劣化の両方から表面を保護できるようにします。二次オーバーレイヤーには末端官能基を含ませることで、さらなる化学変換による修飾を可能にします。従来のマイクロコンタクトプリンティングにおける解像度の大きな制限要因は、パターンと分子の拡散です。本手法では、ステム上に固定化された触媒と、シリコンまたはゲルマニウムに結合した基質との間の化学反応を利用します。これらの特性により、本技術では100 nmという極めて微細なサイズのパターンの複製をより高度に実験することが可能です。また、本手法によって化学的なパターンが形成されるため、さまざまな生物学的分子や有機分子を用いた特異的な反応を通じて、それらを機能化させることが可能です。この手順では、フッ化水素酸、ナノチップ溶液、五塩化リンなどのいくつかの有害化学物質を使用する必要があります。これらの試薬を取り扱う際は、適切な保護服を着用し、換気の良い環境で作業することが重要です。このプロトコルで最も困難な部分は、塩素化された表面を迅速にグリニャール溶液に移動させることです。酸化層の再形成を避けるため、まずシリコンウェハーを準備します。これを1 cm角の基板に切り分け、基板の埃を除去した後、水とろ過済みエタノールで洗浄します。次に、ナノスを含むガラス容器にシリコン基板を浸し、有機汚染物質を除去します。ストリップ溶液を 75 °C に加熱します。15 分間待機した後、洗浄します。各基板を脱イオンろ過水で洗浄してください。各基板を5% HF溶液に5分間浸し、自然酸化膜を除去した後、酸化膜のないシリコンを窒素で乾燥させます。塩素化基板を作成するには、酸化膜を除去した各シリコン片を、クロロベンゼンに溶解した飽和五塩化リン 2 mLを含むシンチレーションバイアルに直ちに浸します。反応が完了した後。バイアルを室温で冷却します。各表面をクロロベンゼンで洗浄し、ろ過窒素気流下で乾燥させます。次に、塩素化された各シリコン表面を、4 mLのプロパノールマグネシウムクロリドを含む圧力バイアルに入れます。プレッシャーバイアルを130 °Cで24時間インキュベートします。プレッシャーバイアルが室温まで冷却した後、シリコン基板の調製と同様に、各表面をジクロロメタンとエタノールで素早くすすぎ、ろ過済み窒素気流下で乾燥させます。ゲルマニウムウェハーを1 cm角に切断し、除塵した後、水とろ過済みエタノールでゲルマニウムをすすぎます。基材をアセトンを入れたシャーレに20分間浸し、有機汚染物質を除去します。次に、10%HCl溶液に15分間浸します。基材を窒素で乾燥させ、塩素処理した各表面を、4mLの塩化マグネシウム八水和物を含むプレッシャーバイアルに入れます。バイアルを130 °Cで48時間インキュベートします。インキュベーション後、バイアルを室温まで冷却し、各ウェハーをジクロロメタンとエタノールで速やかに洗浄します。ろ過済み窒素気流下でウェハーを乾燥させます。まず、メチル末端処理された表面にNHS Diaz Solutionを数滴ピペッティングします。溶液を表面全体に広げてください。その後、表面をUVランプの下に30分間置きます。その後、NHS Diazを表面にさらに数滴滴下し、反応を30分間継続させます。NHS修飾した表面をジクロロメタンとエタノールで洗浄し、ろ過窒素気流下で乾燥させます。次に、低分子化合物の機能化を行います。最後に、XPSを用いて表面を分析し、元素組成を決定します。ジオキサン中の4 N HCl溶液10 millilitersに、ナトリウム・タウロカプトエタンスルホン酸を混合してスタンプの調製を開始してください。室温で溶液を2分間撹拌します。微細ガラスフィルターで塩化ナトリウムをろ過し、次いで0.2 micronのPTFEメンブレンシリンジフィルターでろ過します。得られたジオキサン中のtumor capto ethane s phonic acidの澄明な溶液を、減圧下でジオキサンを留去して蒸発させます。得られた硫酸を2 mLのポリウレタンアクリレート前重合体混合物と室温で反応させ、その後50 °Cの真空条件下で反応させます。前重合体混合物の重合を確実に成功させるため、混合物から閉じ込められた気泡を完全に除去してください。反応時に過加熱しないことが重要です。CAPTAにフェニル酸を添加し、真空状態で脱泡します。溶液に粘性が生じたら、それをシリコンパターンマスター上に注ぎ、パラフィルムで包んだフラットガラススライドで覆います。その後、UV光を照射してモールドを硬化させます。重合後、ガラススライドとパラフィルムを取り除き、スタンプをマスターから慎重に剥がします。スタンプを適切なサイズにカットし、エタノールと水で洗浄します。その後、ろ過済み窒素で乾燥させます。次の工程が本プロトコルにおいて最も重要なステップです。外部から荷重をかけない状態で、NHS修飾した基板の上にスタンプを配置してください。スタンプをずらしたり、過剰な圧力をかけたりしないでください。1分間待機した後、基板とスタンプをエタノール水で洗浄し、次に再びエタノールで洗浄し、その後、ろ過済み窒素下で乾燥させます。作製したパターンを解析するため、スタンプは室温で保存してください。コンタクトモードによる横方向原子間力顕微鏡および走査電子顕微鏡を使用します。このステップでは、パターン化されたシリコン表面にGFPを固定化します。まず、活性エステルをNTA誘導体で修飾し、次にニッケルキレートを介してHIINタグタンパク質を表面に固定化します。このステップでは、目的の生体分子が不必要に分解されるのを防ぐため、適切な温度に維持することが重要です。タンパク質をNHSパターン付きの二機能性基板に結合させるには、リシン、nnn dia athetic acid、およびトリエチルアミンの溶液に基板を浸します。1時間後、基板を水で、次いでエタノールで洗浄します。次に、基板を硫酸ニッケルのキレート溶液中で5分間インキュベートします。続いて、基板を水および結合バッファーで洗浄し、氷冷したGFP溶液に浸します。1時間後、基板を同様の結合バッファーで洗浄し、最後にPBSで洗浄します。その後、分析前に基質を0 °CのPBS中で保存します。最後に、蛍光顕微鏡を用いて表面を分析し、GFP修飾領域を可視化します。酸化物除去済みシリコン上に化学選択的パターンを作成するためにソフトBリソグラフィックナノパターニングを用い、ゲルマニウム上では、触媒パターンスタンプ内のNHS機能化基質との反応により、接触領域のNHS部位が加水分解され、NHS活性化部位と遊離カルボキシル基領域を持つ機能化基質パターンが形成されます。本手法は拡散を伴わないため、125 nanometer の微細構造に見られるように、解像度はフォトリソグラフィーに近いレベルに達します。これらの微細構造は、シリコン基板表面全体にわたって均一に再現されました。転写された構造の寸法は、対応するシリコンマスターおよび触媒スタンプの寸法と一致していました。注目すべきことに、この触媒スタンプは効率を低下させることなく繰り返し使用することが可能です。活性化されたカルボン酸と遊離したカルボン酸の反応性の差を利用することで、パターン化された半導体の化学選択的な機能化が達成されました。まず、ニエロ三カルボン酸末端のヘテロ二機能性リンカーをNHS機能化領域に固定し、次に、得られたNHSパターン表面をテンプレートとして、ヘキサヒスタミンタグG-F-P-N-H-Sパターンの選択的な付着を行いました。シリコンをタンパク質分子で化学的に機能化しました。この手法を用いて蛍光顕微鏡で観察したところ、GFP修飾領域と加水分解された遊離カルボン酸領域との間に明確な強度の差が認められました。複製されたパターンのサイズと形状は、NHSパターン表面とGFP修飾表面の両方で一致しており、カーボンパッシベーション表面の優れた安定性と、スタンピング手法の選択性が確認されました。本プロトコルは、単純で秩序ある単分子層を形成可能なあらゆる基板に普遍的に適用できる、インクレス・マイクロコンタクトプリンティングの一形式です。このプロセスは、スタンプから表面へのインク転写に依存しないため、従来のマイクロコンタクトプリンティングや反応性マイクロコンタクトプリンティングにおける拡散による解像度の限界が解消されています。ナノスケール物体の日常的な製造を可能にします。高度に秩序化された一次分子系を組み込むことで、下層の半導体を酸化損傷から完全に保護できます。CHE選択的パターンの形成により、さまざまな生物学的および有機分子のための特殊に解像された結合点が得られます。遊離および活性化されたcarcケースの異なる活性を利用することで、作製したパターン上に組織的に完全なタンパク質を固定化することができました。しかし、この手法は組織的に完全なタンパク質に限定されるものではなく、DNAや抗体などの他のバイオ分子の固定化にも利用可能です。このビデオを視聴することで、分子システムと触媒パターンを用いて、パッシベーション処理されたシリコンまたはゲルマニウムをどのように修飾するかについて十分な理解を得ることができるはずです。NHS修飾基質です。この手順を行う際は、清潔でほこりのない環境で作業することが重要です。また、HFやNanosTrippなどの有害物質を扱う際は、必要な安全上の予防措置を講じることが重要です。

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

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