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

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。

このプロトコルは、高効率で操作が簡単な印刷プロトコルを使用して、反応性有機単分子膜を使用してゲルマニウム中の酸化物フリーシリコンをパターン化する方法を示しています。また、低分子とタンパク質の両方によるパターン基質の選択的な官能基化も実証されています。プロトコールの最初のステップは、シリコンまたはゲルマニウム基質を非常に安定な一次有機単分子膜で共有結合的に修飾することです。

これにより、下にある無機有機界面が反応性劣化や酸化的損傷から保護されます。ヒドロキシスマイドエステルオーバーレイヤーで共有結合は、潜在的な加水分解および反応性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NHS修飾基質は、パターンスル酸改質エラストマースタンプを使用して触媒マイクロコンタクト印刷によってパターン化され、スタンプはNHS基を加水分解し、化学的に異なるNHS活性化および遊離カルボン酸のパターンを形成します。次に、パターン基質は小さな有機分子とタンパク質で官能基化されます。

この手順は、最初にNI Trelloを修正することで完了します。トリ酢酸は、ヘテロ官能性リンカーをNHS官能化領域に終結させ、次に、ヘキサヒスタミンタグ付き緑色蛍光タンパク質の選択的結合によって終結させた。このアプローチは、複数の表面改質後も非常に安定した完全性のパターンで非常に明確な異なる蛍光強度のパターンで優れた結果をもたらします。

したがって、この手法が既存の方法よりも優れている主な利点は、精度です。パターンは、拡散とは対照的に、スタンプ自体の精度によって実際には制御されます。このプロジェクトはもともと、単純な堆積とは対照的に触媒反応に依存するパターニング技術には多くの利点があるはずだという考えから開始されました。

1つは、触媒が反応で消費されず、複数回再利用できることです。従来の印刷や蒸着とは異なり、新しいパターニング材料を継続的に供給する必要があります。初期の研究では、触媒分子をA FMチップにつなぎ、それを工作機械のように表面に沿って薬物化してパターン化していました。

しかし、エラストマースタンプは、Readyの並行製造アプリケーションの論理的な拡張でした。プロトコールの最も重要な側面の1つはBilayered分子システムの使用である。このシステムにより、酸化物を含まない有機基質の加熱と機能化の両方が可能になります。

理想的には、最初の一次サムは、表面に露出したすべての原子の完全な終結を達成し、表面を酸化と劣化の両方から保護できる密集した分子システムを形成する必要があります。二次層には末端官能基が含まれている必要があり、これは追加の化学変換によってさらに修飾できます。従来のマイクロコンタクトプリンティングの解像度に対する大きな制限は、パターンと分子の拡散です。

私たちの方法は、ステム上に現在動員されている触媒と、シリコンまたはゲルマニウムに結合した基板との間の化学反応をライセンスします。この性質から、私たちの技術では、100ナノメートルサイズの非常に小さな特徴の再現を実験しています。あるいは、この方法が化学パターンを作り出すため、異なる生物学的分子や有機分子との特異的な反応を通じてそれらを官能基化することが可能です。

この手順では、フッ化水素酸、ナノチップ溶液、塩化リンペンタなど、いくつかの危険な化学物質を使用する必要があります。これらの試薬を扱う際には、適切な防護服を着用し、換気の良い環境で作業することが重要です。このプロトコルの最も困難な部分は、塩素処理された表面をグリーナード溶液にすばやく移動させることです。

酸化物層の再形成を避けるために、シリコン11ウェーハを準備することから始めます。それを1センチメートル四方の基板にカットし、基板にほこりを払い、水とろ過したエタノールですすいでください。次に、ナノスが入ったガラス皿にシリコン基板を沈めて、有機汚染を取り除きます。

溶液を75°Cに加熱したストリップ溶液。15分待ってからすすぎます。脱イオンろ過水で各基質を洗浄します。

各基質を5%HF溶液で5分間浴させて天然酸化物層を除去し、酸化物を含まないシリコンを窒素で乾燥させます。塩素化基質を製造するには、クロロベンゼンに2ミリリットルの飽和リンペンタクロリドが入ったシンチレーションバイアルに各酸化物フリーシリコン片を直ちに浸します。反応が完了した後。

バイアルを室温で冷まします。各表面をクロロベンゼンですすぎ、ろ過した窒素で乾燥させます。次に、各塩素化シリコン表面を、4ミリリットルの塩化プロパノールマグネシウムを含む圧力バイアルに入れます。

圧力バイアルを摂氏130度で24時間インキュベートします。圧力バイアルが室温まで冷えたら、各表面をジクロロメタンとエタノールですばやくすすぎ、シリコン基板の調製と同様にろ過された窒素下で乾燥させます。ゲルマニウムウェーハを1センチメートル四方にカットし、ほこりを払って水ですすぎ、エタノールをゲルマニウムでろ過します。

アセトンの皿に基質を20分間浸すことにより、有機汚染物質を除去します。次に、それらを10%HCL溶液に15分間浸します。基質を窒素で乾燥させ、各塩素化表面を4ミリリットルのオクタル塩化マグネシウムを含む圧力バイアルに入れます。

バイアルを摂氏130度で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まし、各ウェーハをジクロロメタンとエタノールですばやくすすいでください。ろ過された窒素の下でウェーハを乾燥させます。

まず、NHS Diaz Solutionを数滴、末端のメチルにピペットで移します。溶液が表面全体に広がるようにします。表面をUVランプの下に30分間置きます。

次に、表面にNHSディアスをさらに一滴加え、反応を進行させます。さらに30分間。NHSの改質表面をジクロロメタンとエタノールですすぎ、ろ過した窒素で乾燥させます。

その後、低分子の官能基化を進めます。最後に、XPSで表面を分析して、元素組成を決定します。スタンプの準備は、ジオキサン中の4つの正常なHCL溶液に10ミリリットルの腫瘍カプトエタンスルホン酸ナトリウムを混合することから始めます。

溶液を室温で2分間撹拌します。塩化ナトリウムを細かいガラスフィルターでろ過し、次に0.2ミクロンのPTFEメンブレンシリンジフィルターでろ過します。次に、腫瘍カプトエタンのホニック酸をジオキサンに透明溶液として取り、減圧下でジオキサンを蒸発させます。

得られたスル酸を2ミリリットルのポリウレタンアクリレートと反応させ、室温でプレポリマー混合物を調製し、次に摂氏50度の真空下で反応させます。プレポリマー混合物の成功した重合を確実にするために、閉じ込められた耕作物から混合物を完全に解放するようにしてください。私と反応するときは、決して加熱しないことが重要です。

CAPTAは、リン酸をアテンし、真空上で酸素化すると、溶液が粘性である間、パターンシリコンマスターに注ぎ、パラフォームで包まれた平らなガラススライドで覆います。次に、金型をUV光にさらして硬化させます。重合後、スライドガラスとパラフィルムをはがし、マスターからスタンプを丁寧に剥がし、スタンプを適当な大きさにカットしてエタノールと水で洗います。

次に、ろ過した窒素で乾燥させます。以下は、プロトコルの最も重要なステップです。NHS改質基板の上にスタンプを載せ、それらを一緒に保持するための外部負荷をかけないようにします。

切手を発送したり、圧力をかけすぎたりしないでください。1分待ってから、基材をすすぎ、エタノール水でスタンプし、次に再度エタノールでスタンプし、ろ過した窒素で乾燥させます。スタンプを室温で保存して、生成されたパターンを分析します。

接触モードで横方向の原子間力顕微鏡を使用し、走査型電子顕微鏡を使用します。このステップでは、GFPをパターンシリコン表面に動員します。まず、活性化されたエステルをNTA誘導体で修飾し、次にニッケルキレート化により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、目的の生体分子を適切な温度に保ち、望ましくない分解を防ぐことが重要です。タンパク質をNHSパターン、つまり二官能基質に結合するには、リジン、nnn dia athetic acid、およびトリエチルアミンの溶液に浸します。1時間後、基材を水で洗い流し、続いてエタノールですすいでください。

次に、基質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。次に、基質を水と結合緩衝液ですすぎ、続いて氷冷GFP溶液の浴に浸します。1時間後、同じ結合バッファーで基質をすすぎ、続いてPBSですすぎます。

次に、分析前に基板を摂氏0度のPBSに保管します。最後に、蛍光顕微鏡で表面を分析し、GFP修飾領域を視覚化します。ソフトBリソグラフィーナノパターニングを使用して、酸化物フリーシリコン上に化学療法選択的パターンを作成し、ゲルマニウム上では、触媒パターンスタンプ内のNHS官能基基質との間の反応により、確認接触領域におけるNHS部分の加水分解が起こり、NHS活性化および遊離カルボン酸の機能基質担持領域によるパターンが生じる。

この方法の拡散フリーの性質により、分解能は125ナノメートルの特徴で見られるようにフォトリソグラフィーの分解能に近くなります。これらの特徴は、シリコン基板表面全体に均一に再現されました。印刷されたフィーチャーの寸法は、対応するシリコンマスターと触媒スタンプの寸法と同じでした。

驚くべきことに、触媒スタンプは効率を損なうことなく複数回再利用できます。パターン半導体の化学選択的官能基化は、活性化カルボン酸と遊離カルボン酸の異なる反応性を利用することによって達成されました。まず、ニエロトリス酸末端ヘテロ二官能性リンカーをNHS官能基化領域に接着し、次いで得られたNHSパターン表面にヘキサヒスタミンタグG-F-P-N-H-Sパターンを選択的に結合するためのテンプレートとして使用した。

シリコンはタンパク質分子で化学修飾されました。このアプローチを蛍光顕微鏡下で行ったところ、GFP修飾されたカルボン酸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差が見られました。複製された特徴のサイズと形状は、NHSパターン表面とGFP改質表面の両方で一貫しており、カーボンパッシベーション表面の顕著な安定性とスタンピングアプローチの選択性が確認されています。

提示されたプロトコルは、インクの一種であり、マイクロコンタクトの少ない印刷であり、単純で整然とした単層をサポートできる任意の基材に普遍的に適用できます。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です。従来の反応性マイクロコンタクト印刷の拡散解像度の制限が排除されます。

ナノスケールの物体の日常的な製造を可能にします。一次的で高度に秩序化された分子システムを組み込むことで、基礎となる半導体を酸化損傷から完全に保護します。CHE選択的パテントの形成は、さまざまな生体分子や有機分子に対して特別に分解された付着点を提供します。

遊離carcケースと活性化carcケースの異なる活性を使用することで、作成されたパターン上のhistoインタクトタンパク質を動員することができました。しかし、この方法はヒストインタクトタンパク質に限らず、DNAや抗体などの他の生体分子を固定化するために使用できます。このビデオを見れば、不動態化シリコンまたはゲルマニウムを分子システムと触媒パターンで修飾する方法を十分に理解できるはずです。

NHSは基板を変更しました。この手順を試みるときは、ほこりのない清潔な環境で作業することを忘れないでください。また、HFやナノなどの危険物を扱う際には、必要な安全対策を講じることも重要です。ストリップ。