소프트 리소그래피 작용화 및 Patterning 산화물없는 실리콘과 게르마늄

여기 작은 분자와 단백질과 패턴 기판의 patterning 산화물 무료 실리콘과 게르마늄 반응 유기 monolayers과 입증 작용화에 대한 간단한 방법을 설명합니다. 접근 방식은 완전히, 화학 산화로부터 표면을 보호 기능 형태를 통해 정확한 컨트롤을 제공하며, 화학적으로 차별 패턴을 준비 액세스를 제공합니다.

이 프로토콜은 매우 효율적이고 운영적으로 간단한 인쇄 프로토콜을 사용하여 반응성 유기 단층으로 게르마늄의 무산화물 실리콘을 패턴화하는 방법을 보여줍니다. 작은 분자와 단백질을 모두 가진 패턴 기질의 선택적 기능화도 입증되었습니다. 프로토콜의 첫 번째 단계는 매우 안정적인 1차 유기 단층으로 실리콘 또는 게르마늄 기판을 공유 변형하는 것입니다.

이는 기저에 있는 무기 유기 계면을 반응성 분해 및 산화 손상으로부터 보호합니다. 하이드록시 스미드 에스테르 오버레이어에 공유 결합으로 연결된 것은 잠복 가수분해 및 반응성 기능을 제공하도록 형성됩니다.두 번째 단계로, 균일한 이중층 NHS 개질된 기판은 스탬프 NHS 그룹과의 패턴 황산 변성 엘라스토머 스탬프 접촉을 사용하여 촉매 마이크로 접촉 인쇄에 의해 패터닝되어 화학적으로 구별되는 NHS 활성 및 유리 카르복실산의 패턴을 형성합니다. 다음으로, 패턴 기질은 작은 유기 분자와 단백질로 기능화됩니다.

이 단계는 먼저 NI Trello를 수정하여 완료됩니다. Tri acetic acid는 NHS 기능화 영역에 대한 hetero functional linkers를 종결시켰고, 둘째, hexa histamine 태그가 지정된 녹색 형광 단백질의 선택적 부착에 의해. 이 접근법은 여러 표면 변형 후에 현저하게 안정적인 무결성 패턴에서 매우 명확한 차등 형광 강도 패턴으로 우수한 결과를 생성합니다.

따라서 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 정확성입니다. 패턴은 실제로 확산과 반대로 스탬프 자체의 정확도에 의해 제어됩니다. 이 프로젝트는 원래 단순한 증착이 아닌 촉매 반응에 의존하는 패터닝 기술이 많은 장점이 있어야 한다는 생각에서 시작되었습니다.

우선, 촉매는 반응에서 소비되지 않으며 여러 번 재사용할 수 있습니다. 새로운 패터닝 재료를 지속적으로 공급해야 하는 기존의 인쇄 또는 증착과 달리. 초기 작업에서는 실제로 촉매 분자를 A FM 팁에 묶은 다음, 공작 기계처럼 일련의 과정을 통해 표면을 따라 약물을 투여하여 패턴화했습니다.

그러나 엘라스토머 스탬프는 병렬 제조 애플리케이션 Ready를 위한 논리적 확장이었습니다. 프로토콜의 가장 중요한 측면 중 하나는 이중층 분자 시스템의 사용입니다. 이 시스템을 사용하면 산화물이 없는 기질과 유기 기질을 먹고 기능화할 수 있습니다.

이상적으로, 초기 1차 Sam은 표면화된 모든 노출된 원자의 완전한 종결을 달성하고 표면을 산화와 열화로부터 보호할 수 있는 밀접하게 포장된 분자 시스템을 형성해야 합니다. 2차 오버레이에는 말단 작용기가 포함되어야 하며, 이는 추가적인 화학적 변형으로 추가로 수정될 수 있습니다. 전통적인 마이크로 콘택트 프린팅의 해상도에 대한 중요한 한계는 패턴과 분자의 확산입니다.

우리의 방법은 현재 줄기에서 동원된 촉매와 실리콘 또는 게르마늄에 부착된 기질 사이의 화학 반응을 허가합니다. 이러한 특성 때문에 우리의 기술은 매우 작은 100 나노 미터 크기의 복제를 실험합니다. 또는 이 방법은 화학적 패턴을 생성하기 때문에 다른 생물학적 및 유기 분자와의 특정 반응을 통해 기능화할 수 있습니다.

이 절차에는 불산, 나노 칩 용액 및 염화인과 같은 여러 유해 화학 물질을 사용해야 합니다. 이러한 시약으로 작업할 때는 적절한 보호복을 착용하고 환기가 잘 되는 환경에서 작업하는 것이 중요합니다. 이 프로토콜에서 가장 어려운 부분은 염소 처리된 표면을 그린나드 용액으로 빠르게 옮기는 것입니다.

산화물 층의 재형성을 피하기 위해, 실리콘 1 11 웨이퍼를 준비하는 것으로 시작하십시오. 1cm 정사각형 기판으로 자르고 기판에 먼지를 털고 물과 여과 된 에탄올로 헹굽니다. 다음으로, 나노가 들어있는 유리 접시에 실리콘 기판을 담궈 유기 오염을 제거합니다.

스트립 용액은 섭씨 75도까지 가열됩니다. 15분 정도 기다렸다가 헹굽니다. 탈이온화된 여과수로 각 기판을 청소합니다.

각 기판을 5% HF 용액에서 5분 동안 수조하여 천연 산화물 층을 제거한 다음 산화물이 없는 실리콘을 질소로 건조시킵니다. 염소화 기판을 생산하려면 클로로 벤젠에 2밀리리터의 포화 인 펜타 클로라이드가 들어 있는 섬광 바이알에 각 산화물이 없는 실리콘 조각을 즉시 담그십시오. 반응이 완료된 후.

바이알을 실온에서 식히십시오. 클로로 벤젠으로 각 표면을 헹구고 여과된 질소 아래에서 건조시킵니다. 다음으로, 각 염소화 실리콘 표면을 4ml의 프로판올 염화마그네슘이 들어 있는 압력 바이알에 넣습니다.

압력 바이알을 섭씨 130도에서 24시간 동안 배양합니다. 압력 바이알이 실온으로 냉각되면 각 표면을 디클로로 메탄과 에탄올로 빠르게 헹구고 실리콘 기판 준비와 같이 여과된 질소에서 건조시킵니다. 게르마늄 웨이퍼를 1cm 정사각형으로 자르고 먼지를 털고 물로 헹구고 게르마늄으로 여과된 에탄올을 사용합니다.

아세톤 접시에 기질을 20분 동안 담가 유기 오염 물질을 제거합니다. 그런 다음 10% HCL 용액에 15분 동안 담가둡니다. 질소로 기판을 건조시키고 각 염소 처리된 표면을 4밀리리터의 옥탈 염화마그네슘이 들어 있는 압력 바이알에 넣습니다.

바이알을 섭씨 130도에서 48시간 동안 배양합니다. 배양 후 바이알을 실온으로 식히고 각 웨이퍼를 디클로로, 메탄, 에탄올로 빠르게 헹굽니다. 여과된 질소 아래에서 웨이퍼를 건조시킵니다.

NHS Diaz Solution을 메틸 말단에 몇 방울 떨어뜨려 피펫팅하는 것으로 시작합니다. 용액이 전체 표면에 퍼지도록 합니다. 표면을 UV 램프 아래에 놓습니다. 30분 동안.

그런 다음 NHS Diaz를 표면에 더 많이 떨어뜨리고 반응을 진행하십시오. 추가로 30분 동안. NHS 변형 표면을 디 클로로 메탄과 에탄올로 헹구고 여과 된 질소로 건조시킵니다.

그런 다음 작은 분자를 기능화하는 작업을 진행합니다. 마지막으로 XPS로 표면을 분석하여 원소 조성을 결정합니다. 나트륨 종양 캡토 에탄 설포네이트를 다이옥산에서 4개의 일반 HCL 용액 10ml에 혼합하여 스탬프 준비를 시작합니다.

용액에서 2분 동안 실온에서 용액을 저어줍니다. 미세한 유리 필터를 통해 염화나트륨을 걸러낸 다음 0.2미크론 PTFE 멤브레인 주사기 필터를 통해 제거합니다. 이제 다이옥산에 있는 종양 캡토 에탄의 발산의 명확한 용액을 취하고 감소된 압력으로 다이옥산을 증발시킵니다.

생성된 황산을 2밀리리터의 폴리우레탄 아크릴레이트, 프리폴리머 혼합물을 실온에서 반응시킨 다음 섭씨 50도에서 진공 상태에서 반응시킵니다. pre polymeric 혼합물의 성공적인 중합을 보장하기 위해 갇힌 경작식에서 혼합물을 완전히 해방하십시오. 나와 반응 할 때 가열하지 않는 것이 중요합니다.

CAPTA atten phonic acid, 그리고 진공에 산소를 공급할 때, 용액이 점성이있는 동안, 패턴 실리콘 마스터에 붓고 파라 폼으로 감싼 평평한 유리 슬라이드로 덮으십시오. 그런 다음 곰팡이를 자외선에 노출시켜 경화시킵니다. 중합 후 유리 슬라이드와 파라 필름을 제거하고 마스터에서 스탬프를 조심스럽게 떼어내고 스탬프를 적절한 크기로 자르고 에탄올과 물로 씻습니다.

그런 다음 여과된 질소로 건조시킵니다. 다음은 프로토콜에서 가장 중요한 단계입니다. NS 수정 된 기질 위에 스탬프를 놓으십시오.amp함께 고정하기 위해 외부 부하없이 NHS 수정 기판 위에 올려 놓습니다.

스탬프를 배송하거나 너무 많은 압력을 가하지 마십시오. 1분 정도 기다린 다음 기질을 헹구고 에탄올 물로 스탬프를 찍은 다음 다시 에탄올을 칠한 다음 여과된 질소 아래에서 건조시킵니다. 생성 된 패턴을 분석하기 위해 우표를 실온에 보관하십시오.

접촉 모드에서 측면 원자력 현미경과 주사 전자 현미경을 사용하십시오. 이 단계에서는 GFP를 패턴 실리콘 표면에 동원합니다. 먼저 NTA 유도체로 활성 에스테르를 변형한 다음 니켈 킬레이트화를 통해 HIIN 태그 단백질을 표면에 고정시킵니다.

이 단계에서는 원치 않는 분해를 방지하기 위해 관심 있는 생체 분자를 적절한 온도로 유지하는 것이 중요합니다. NHS 패턴에 단백질을 부착하려면 이중 기능 기질에 단백질을 라이신, nnn 디아 아테틱 산 및 트리 에틸 아민 용액에 담그십시오. 한 시간 후 기질을 물로 헹구고 에탄올을 헹굽니다.

이제 니켈 설페이트의 킬레이트 용액에서 5 분 동안 기판을 배양합니다. 다음으로, 물과 결합 완충액으로 기판을 헹구고 얼음처럼 차가운 GFP 용액의 욕조에 담근다. 1시간 후, 동일한 결합 버퍼로 기질을 헹구고 PBS로 헹굽니다.

그런 다음 분석하기 전에 기판을 섭씨 0도의 PBS에 보관하십시오. 마지막으로 형광 현미경으로 표면을 분석하여 GFP 변형 영역을 시각화합니다. 소프트 B 리소그래피 나노 패터닝을 사용하여 무산화물 실리콘에 화학 선택적 패턴을 생성하고, 게르마늄에서 촉매 패턴 스탬프의 NHS 기능화 기판 간의 반응은 확인 접촉 영역에서 NHS 부분의 가수분해로 이어지며 NHS 활성 및 유리 카르복실산의 기능적 기질 베어링 영역에 의해 패턴을 생성합니다.

이 방법의 무확산 특성으로 인해 해상도는 125 나노미터 기능에서 볼 수 있는 포토리소그래피의 해상도에 가깝습니다. 이러한 특징은 전체 실리콘 기판 표면에 걸쳐 균일하게 재현되었습니다. 인쇄된 형상의 치수는 해당 실리콘 마스터 및 촉매 스탬프의 치수와 동일했습니다.

놀랍게도, 촉매 스탬프는 효율성을 잃지 않고 여러 번 재사용할 수 있습니다. 패턴 반도체의 화학 선택적 기능화는 활성 카르복실산과 유리 카르복실산의 차등 반응성을 활용하여 달성되었습니다. 먼저 niello trice acid terminated hetero bifunctional linkers를 NHS 기능화 영역에 부착한 다음 hexa histamine tag G-F-P-N-H-S 패턴의 선택적 부착을 위한 템플릿으로 생성된 NHS 패턴 표면에 사용했습니다.

실리콘은 단백질 분자로 화학적으로 기능화되었습니다. 형광 현미경 검사에서 이 접근법을 사용하면 GFP 변형 및 가수분해된 유리 카르복실산 영역 간에 명확한 강도 차이가 있었습니다. 복제된 형상의 크기와 모양은 NHS 패턴화 표면과 GFP 변형 표면 모두에서 일관되어 탄소 부동태화 표면의 놀라운 안정성과 스탬핑 접근 방식의 선택성을 확인합니다.

제시된 프로토콜은 잉크의 한 형태로, 단순하고 잘 정렬된 단층을 지원할 수 있는 모든 기판에 보편적으로 적용할 수 있는 마이크로 접촉 인쇄가 적습니다. 이 프로세스는 스탬프에서 표면으로의 잉크 전송에 의존하지 않기 때문입니다. 기존 및 반응성 마이크로 접촉 인쇄의 확산 해상도 제한이 제거되었습니다.

나노 단위 물체의 일상적인 제조를 허용합니다. 고도로 정렬된 1차 분자 시스템의 통합은 산화 손상으로부터 기본 반도체를 완벽하게 보호합니다. CHE 선택적 특허의 형성은 다양한 생물학적 및 유기 분자에 대해 특별히 해결된 부착점을 제공합니다.

자유 및 활성화 된 암의 다양한 활동을 사용함으로써, 우리는 생성 된 패턴에 온전한 단백질을 동원 할 수있었습니다. 그러나, 이 방법은 histo 온전한 단백질에 국한되지 않고, DNA와 항체와 같은 다른 생체 분자를 고정시키는데 사용될 수 있다. 이 비디오를 시청한 후에는 분자 시스템과 촉매 패턴으로 부동태화 실리콘 또는 게르마늄을 변형하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

NHS는 기질을 수정했습니다. 이 절차를 시도하는 동안 깨끗하고 먼지가 없는 환경에서 작업해야 한다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. HF 및 나노와 같은 유해 물질로 작업할 때 필요한 안전 예방 조치를 취하는 것도 중요합니다. 벗겨내다.