Name: Funcionalização litografia macia e livre de óxido Patterning silício e germânio (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-16T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 38 s
Description: Aprenda a funcionalização de silício e germânio livres de óxido usando monocamadas orgânicas reativas e impressão por microcontato catalítica. Este método permite padronização precisa com alta fidelidade para aplicações em biotecnologia e ciência de materiais.

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Agradecemos o apoio financeiro do prêmio NSF CMMI-1000724.

1A. Formação monocamada primário no Silicon <ol><li> Cut wafer de silício em substratos 1cm 2, pó e enxágüe com água filtrada e de etanol. </li><li> Eliminar a contaminação orgânica, submergindo os substratos de silício em um prato de vidro contendo Nano strip em 75 º C. Após 15 minutos, lave cada substrato com água, deionizada filtrada. </li><li> Coloque cada substrato em uma solução de HF 5% (Aviso: HF é um material extremamente perigoso) para remover a camada de óxido nativo. Após 5 minutos seque o óxido de silício livre com nitrogênio </li><li> Para produzir um substrato clorado, imediatamente mergulhe cada pedaço de óxido livre de silício em um frasco de cintilação contendo 2 ml de PCl 5 saturada em clorobenzeno. Esta solução deve ser filtrada para 0,2 mm. </li><li> Montar um condensador frasco em cima de cada frasco e colocá-los em um conjunto heatblock a 112 ° C por uma hora. </li><li> Após a reação está completa, deixe esfriar e enxaguar os frascos cada surface com clorobenzeno e seco sob nitrogênio filtrado. </li><li> Para formar um substrato propenil-termina, o lugar de cada superfície de silício clorados em um frasco de pressão contendo 4 ml de cloreto de magnésio propenil. Coloque cada frasco de pressão em um heatblock a 130 ° C por 24 horas. </li><li> Tome cada frasco de pressão fora do heatblock e deixe esfriar. </li><li> Lave a superfície de cada rapidamente com DCM e etanol e seco sob nitrogênio filtrado. </li></ol> 1B. Formação primário em monocamada de germânio <ol><li> Cut wafer em substratos de germânio 1cm2, poeira e enxaguar com água filtrada e de etanol. </li><li> Eliminar a contaminação orgânica, submergindo as superfícies em um prato de vidro contendo acetona por 20 minutos </li><li> Coloque cada superfície em uma solução de HCl 10% por 15 minutos. Este processo, simultaneamente, remove a camada de óxido nativo e chlorinates a superfície. Após 5 minutos secar a substratos com nitrogênio. </li><li> Para formar um substrato octil-encerrado, place cada clorados superfície germânio em um frasco de pressão contendo 4 ml de cloreto de magnésio octil (2 mM). Coloque cada frasco de pressão em um heatblock a 130 ° C por 48 horas. </li><li> Tome cada frasco de pressão fora do heatblock e deixe esfriar à temperatura ambiente. </li><li> Lave a superfície de cada rapidamente com DCM e etanol e seco sob nitrogênio filtrado. </li></ol> 2. NHS funcionalização do substrato sobre o silício eo germânio <ol><li> Prepare uma solução de 0,1 M filtrada NHS-diazirine em tetracloreto de carbono. Aviso: Mantenha a exposição à luz a um mínimo. </li><li> Pipeta algumas gotas da solução sobre as superfícies de metila encerrado. Deixa-se espalhados por toda a superfície. </li><li> Coloque as superfícies sob uma lâmpada UV (☐ = 254 nm, 4400/cm2 em 0,74 polegadas). Permitir que as superfícies a reagir sob luz UV por 30 minutos, em seguida, adicione mais NHS-diazirine para a superfície e deixe a reação prosseguir por mais 30 minutos. </li><li> Lavar o NHS modificado surfaces com DCM e etanol e seco sob nitrogênio filtrado. </li></ol> 3. Funcionalização pequena molécula <ol><li> Reagir NHS-substratos modificados em 20 mM terc-butil carbamoil (Boc) etilenodiamina em solução de diclorometano (DCM) por duas horas em temperatura ambiente. </li><li> Após a reação, lavar o substrato Boc-modificado com DCM e etanol. </li><li> Desproteger o Boc substrato modificado usando 25% de ácido trifluoroacético (TFA) em DCM de uma hora em temperatura ambiente. </li><li> Lave a superfície resultante com DCM, etanol e 10% (w / v) de bicarbonato de potássio em água e seco sob nitrogênio filtrado. </li><li> Analisar todas as superfícies por XPS para determinar a composição elementar. </li></ol> 4. Poliuretano ácidas acrilato Stamp (PUA) Preparação <ol><li> Diluir acrilato A em 30% com trimetilolpropano B triacrylate etoxilato para reduzir a viscosidade. Adicionar fotoiniciadores C e D para a mistura de reação (Fig.ure 6). </li><li> Adicionar sódio 2-mercaptoethanesulfonate (0,2 g, 1,22 mmol) a uma solução HCl 4N em dioxano (10 ml) e agitar à temperatura ambiente por 2 minutos. </li><li> Filtro fora do cloreto de sódio primeiro através de um filtro de vidro fino e depois através de uma seringa de 0,2 μ m de membrana PTFE filtro para pagar uma solução clara de 2-mercaptoethanesulfonic ácido em dioxano. </li><li> Dioxano evaporar sob pressão reduzida </li><li> Reagir o ácido sulfônico resultante com 2 ml da mistura de acrilato de poliuretano-prepolymeric à temperatura ambiente e depois sob vácuo a 50 ° C. Certifique-se completamente livre a mistura de bolhas de ar aprisionadas. </li><li> Esfriar a solução resultante à temperatura ambiente e polimerizar entre duas lâminas de vidro de microscópio, ou uma lâmina de vidro e um mestre pela exposição à luz UV por 2 horas em temperatura ambiente. </li><li> Após a polimerização, cuidadosamente peel off o selo do mestre e lavar o selo com etanol e água e seque com nitroge filtradan. </li></ol> 5. Impressão catalítico e SEM / AFM Análise <ol><li> Coloque o selo de poliuretano-acrilato correspondente na parte superior do substrato NHS-modificada em temperatura ambiente por um minuto sem carga externa para mantê-los juntos. </li><li> Após a reação, separar o selo e substrato. </li><li> Lavar o substrato com o etanol, água e etanol, em seguida, seco com nitrogênio filtrado. </li><li> Enxágüe o selo com o etanol, água e etanol, em seguida, seco com nitrogênio filtrado. </li><li> Manter os selos em temperatura ambiente antes da aplicação seguinte. </li><li> Analisar o padrão produzido usando o modo de contato microsopy força lateral atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura (SEM) </li></ol> 6. Padronização de proteína e Microscopia fluorescente <ol><li> Substrato submergir o NHS-padrão bifuncional em Lisina-N, N-diacetic ácido (20 mM) e Et 3 N (100 mM) em DMF: H20 (1:1) em temperatura ambiente por 1 hora e depois lavados comágua e etanol. </li><li> Incubar os substratos em uma solução de 50 mM NiSO4 por 5 min à temperatura ambiente. </li><li> Enxaguar os substratos quelatado abundantemente com água e tampão de ligação (20 mM NAP, 250 mM NaCl, 10 mM imidazol, pH 7,5) e submergir em uma solução de GFP filtrado (~ M μ 40) para uma hora a 0 ° C. </li><li> Lave imediatamente os substratos com tampão de ligação seguido de PBS (pH 7,4). </li><li> Manter hidratado substratos em PBS a 0 ° C até que eles estavam prontos para a análise de microscopia de fluorescência. </li></ol> 7. Padronização de proteína e Microscopia fluorescente <ol><li> Substrato submergir o NHS-padrão bifuncional em Lisina-N, N-diacetic ácido (20 mM) e Et 3 N (100 mM) em DMF: H 2 0 (1:1) em temperatura ambiente por 1 hora e depois lavados com água e etanol. </li><li> Incubar os substratos em um NISO 50 4 mM solução por 5 min à temperatura ambiente. </li><li> Enxaguar os substratos quelatado excessivamente wom água e tampão de ligação (20 NAP mM, 250 mM NaCl, 10 mM imidazol, pH 7,5) e submergir em uma solução de GFP filtrado (~ 40 mM) para 1 hora a 0 ° C. </li><li> Lave imediatamente os substratos com tampão de ligação seguido de PBS (pH 7,4). </li><li> Manter hidratado substratos em PBS a 0 ° C até que eles estavam prontos para a análise de microscopia de fluorescência. </li></ol> 8. Resultados representativos: Um exemplo de soft-litográfica padronização nano catalisador é mostrado na Figura 7. A abordagem cria padrões quimioseletiva em óxido de silício e germânio livre, que pode ser ortogonalmente funcionalizados com diferentes produtos químicos e biológicos metades. A reação entre o substrato NHS-functioanlized eo carimbo padronizado catalisador leva à hidrólise de metades NHS em áreas de contato conformal, gerando um padrão regiões substrato bifuncional rolamento do NHS ativado e ácidos carboxílicos. Devido à diffusion natureza livre do nosso método, podemos obter uma resolução próxima da fotolitografia. Por exemplo, a Figura 7 mostra 125 nm características, que foram reproduzidos de maneira uniforme por toda a superfície de silício substrato. Notavelmente, o selo catalítico pode ser reutilizado várias vezes sem perder a eficiência. Funcionalização quimiosseletiva de semicondutores modelado com biomoléculas abre a perspectiva de integração de materiais tradicionais com eletrônica altamente seletivos substratos biológicos para aplicações em sensoriamento, diagnósticos e analíticos áreas de pesquisa. Um exemplo de funcionalização como é mostrado na Figura 8, onde NHS-padrão de silício foi seletivamente funcionalizados com moléculas de proteína. Explorando a reatividade diferencial de ativado e ácidos carboxílicos livres, nós primeiro selo nitrilotriacético ácido terminada (NTA) linkers heterobifunctional às regiões NHS-funcionalizada, e depois usou o resultadoNTA-padrão de superfície como um modelo para a fixação seletiva de hexa-histidina-tag GFP. Figura 8b mostra claramente a intensidade de fluorescência diferencial entre GFP-modificados e hidrolisados ​​regiões livres de ácido carboxílico. O tamanho ea forma das características replicados são consistentes entre os dois superfície modelada NHS (Figura 8a) e GFP-modificados superfície (Figura 8b), confirmando a estabilidade notável de carbono passivado superfícies ea seletividade da abordagem de estamparia. O protocolo não se limita a His-tag proteína, e pode ser usado para biomoléculas padrão, incluindo DNA e anticorpos. <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Esquema geral representando a impressão microcontact catalítico <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Estrutura de bi-camadas msistema olecular em Ge e Si. Monocamada de alquila primários formas estáveis ​​Ge-Si-C ou C laços com o substrato e fornece um sistema quimicamente inerte e fechar embalado que protege a superfície subjacente da degradação. (B) overlayer Secundária forma ligações CC estável, com camada protetora primária e fornece terminal funcional grupos <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Esquemas de reação que representa a formação de monocamadas principal protetor sobre 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. Funcionalização química da monocamada primária de proteção com um doador carbeno heterobifunctional <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig5.jpg" alt="Figura 5" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 5"> Figura 5. Reaction esquema demonstrando modificações pequena molécula de NHS-funcionalizados subsíveis e os espectros XPS correspondente <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig6.jpg" alt="Figura 6" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 6"> Figura 6. Composição da pré-mistura polimérica catalítica, condições de polimerização, e as imagens SEM da sulfônico selo padronizado de ácido-modificados e à correspondente PMMA-Si mestre <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig7.jpg" alt="Figura 7" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 7"> Figura 7. SEM e AFM imagens de fricção de SAMs estampados em Si e Ge com um selo de ácido <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig8.jpg" alt="Figura 8" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 8"> Figura 8 Soft-litográfica padronização e funcionalização de silício passivado com moléculas orgânicas e biológicas a:.. Imagem SEM do NHS-padrão modificado substrato b:. Micrografia fluorescentes da GFP substrato modificado.

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Não temos nada a divulgar

O protocolo apresentado é uma forma ou de impressão microcontact inkless que pode ser universalmente aplicadas a qualquer substrato capaz de suportar simples bem-ordenada monocamadas. Neste método, um selo-imobilizada catalisador transfere um padrão para uma superfície de apoio correspondentes grupos funcionais. Porque o processo não depende de transferência de tinta de carimbo para a superfície da limitação resolução difusivo de μCP tradicional e reativa é evitado, permitindo fabricação rotina de objetos em nanoescala. A incorporação de um sistema altamente ordenado molecular primária fornece proteção completa do semicondutor subjacente dos danos da oxidação. Ao mesmo tempo, o método oferece suporte imobilização de volumosos grupos reativos utilizando um overlayer secundário reativa; juntos o sistema alcança tanto a proteção e funcionalização. A técnica começa com a formação de carbono estável superfície títulos permitindo primar quimicamente inertey monocamada que serve como uma barreira efetiva para a formação de óxido. Formação de um overlayer secundário reativa fornece grupos terminal NHS funcionais que servem como pontos de fixação para uma variedade de moléculas químicas e biológicas. Este sistema bicamadas estável molecular é posteriormente modelado usando nossa abordagem μCP catalítico. A abordagem apresentada neste estudo oferece um método geral para substratos semicondutores padronização com uma ampla gama de materiais orgânicos e biológicos. A capacidade de criar padrões de semicondutores orgânicos interfaces sem instrumentação, caro complexo oferece inúmeras oportunidades em áreas como eletrônica, nanotecnologia, bioquímica e biofísica.

<table border="1"><tbody><tr><th> Nome do reagente </th><th> Empresa / modelo </th></tr><tr><td> Espectrômetro de XPS </td><td> Kratos Axis Ultra </td></tr><tr><td> Microscópio de força atômica </td><td> Veeco D3100 </td></tr><tr><td> SEM-FEG microscópio </td><td> FEI XL30 </td></tr><tr><td> Microscópio de fluorescência </td><td> Zeiss Axio Imager </td></tr><tr><td> Heatblock </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Bomba de vácuo </td><td> Boc Edwards </td></tr><tr><td> Sistema de purificação de água </td><td> Millipore </td></tr><tr><td> Tesp sondas de silício </td><td> Veeco </td></tr><tr><td> Silício </td><td></td></tr><tr><td> Frascos de pressão </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Colector de vácuo </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Lâmpada UV </td><td> UVP </td></tr><tr><td> Selo de materiais </td><td> Ver referências 20 e 18 </td></tr><tr><td> Seringa filtros PFTE </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Nano Faixa </td><td> Cyantek </td></tr><tr><td> HCl </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Etanol </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Acetona </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> HF </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Clorobenzeno </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> PCl5 </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Propenil Cloreto de Magnésio </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Cloreto de Magnésio octil </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Tetracloreto de carbono </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Etilenodiamina Boc protegidos </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> TFA </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> De sódio 2-mercaptoethanesulfonate </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> 4N HCl solução em dioxano </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Lisina-N, N-diacetic ácido </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> PAN </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> NaCl </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> imidazol </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> PBS </td&gt; <td> Sigma </td></tr></tbody></table>

funcionalização litografia macia e livre de óxido patterning silício e germânio

Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos híbridos depende em grande parte, sobre a integração de (bio) materiais orgânicos e inorgânicos semicondutores através de uma interface estável que permita o transporte de elétrons eficiente e protege os substratos subjacentes da degradação oxidativa. Semicondutores do grupo IV podem ser eficazmente protegidos com altamente ordenado monocamadas auto-organizadas (SAMs) composta de simples cadeias alquila que agem como barreiras impermeáveis ​​às soluções orgânicas e aquosas. Simples SAMs alquila, entretanto, são inertes e não passíveis de padronização de técnicas tradicionais. A motivação para a imobilização orgânica sistemas moleculares em semicondutores é dar uma nova funcionalidade para a superfície que pode fornecer função ótica, eletrônica e mecânica, bem como atividade química e biológica. Impressão microcontact (CP μ) é uma técnica de litografia suave para SAMs padronização em superfícies miríade. 1-9 Apesar de sua simplicity e versatilidade, a abordagem tem sido amplamente limitado a superfícies de metal nobre e não foi bem desenvolvida para a transferência de padrão para substratos tecnologicamente importantes, tais como óxido de livre de silício e germânio. Além disso, porque esta técnica baseia-se na difusão de tinta para transferência de padrões a partir do elastômero ao substrato, a resolução de impressão tradicionais, é essencialmente limitada a cerca de 1 m. μ 16/10 Em contraste com a impressão tradicional, padronização CP inkless μ depende de uma reação específica entre uma superfície-imobilizada substrato e um catalisador de selo-bound. Porque a técnica não depende de formação de SAM difusivo, que amplia significativamente a diversidade de superfícies patternable. Além disso, a técnica inkless elimina a limitações de recursos impostas pelo tamanho da difusão molecular, facilitando a replicação de recursos muito pequenos (&lt;200 nm). 17-23 No entanto, até agora μ, inkless CP tem sido usado principalmente para a padronização relativamente desordenada sistemas moleculares, que não protegem superfícies subjacentes da degradação. Aqui, nós relatamos um método simples, de alto rendimento confiável para padronização passivado silício e germânio com monocamadas orgânicas reativas e demonstrar funcionalização seletiva dos substratos padronizados com as duas pequenas moléculas e proteínas. A técnica utiliza um sistema de pré-formados NHS-reativa bicamadas em óxido de silício e germânio livre. A fracção NHS é hidrolisado de uma forma padrão específico com um selo de acrilato de ácido sulfônico modificada para produzir padrões quimicamente distintos de NHS-ativado e ácidos carboxílicos. Uma limitação importante para a resolução de técnicas CP muitos μ é o uso de material PDMS que não tem a rigidez mecânica necessária para a transferência de alta fidelidade. Para aliviar essa limitação que utilizou um polímero de acrilato de poliuretano, um material relativamente rígido que pode serfacilmente funcionalizados com diferentes metades orgânicos. Nossa abordagem completamente padronização protege tanto o silício eo germânio de oxidação química, oferece um controle preciso sobre a forma eo tamanho das características padronizadas, e dá fácil acesso a padrões quimicamente discriminado que pode ser ainda mais funcionalizados com moléculas orgânicas e biológicas. A abordagem é geral e aplicável a outras superfícies tecnologicamente relevantes.

Aqui nós descrevemos um método simples para padronização funcionalização silício e germânio com monocamadas orgânicas reativas e demonstrar-óxido livre dos substratos padrão com pequenas moléculas e proteínas. A abordagem completamente protege as superfícies da oxidação química, oferece um controle preciso sobre a morfologia característica, e fornece fácil acesso a padrões quimicamente discriminados.

Funcionalização litografia macia e livre de óxido Patterning silício e germânio

O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos híbridos depende, em grande parte, da integração de materiais (bio)orgânicos e semicondutores inorgânicos através de um...

Este protocolo mostra como criar padrões de silício livre de óxido em germânio com monocamadas orgânicas reativas, utilizando um protocolo de impressão altamente eficiente e operacionalmente simples. Também é demonstrada a funcionalização seletiva dos substratos padronizados com pequenas moléculas e proteínas. O primeiro passo do protocolo consiste em modificar covalentemente substratos de silício ou germânio com uma monocamada orgânica primária altamente estável.Isso protege a interface orgânica-inorgânica subjacente contra degradação reativa e danos oxidativos. A camada superior de éster hidroxâmico ligada covalentemente é formada para fornecer funcionalidades latentes hidrolíticas e reativas. Como segundo passo, os substratos modificados com bicamada uniforme de NHS são padronizados por meio de impressão catalítica por microcontato, utilizando um carimbo elastomérico modificado com ácido sulfônico; o contato com o carimbo hidrolisa os grupos NHS, formando assim padrões de ácidos carboxílicos quimicamente distintos, ativados com NHS e livres. Em seguida, os substratos padronizados são funcionalizados com moléculas orgânicas pequenas e proteínas.Esta etapa é realizada primeiramente fixando o NI Trello. Triácido acético terminado em ligantes heterofuncionais nas regiões funcionalizadas com NHS e, em segundo lugar, pela ligação seletiva da proteína verde fluorescente marcada com hexa-histidina. A abordagem produz excelentes resultados com padrões de intensidade de fluorescência diferencial que são bastante nítidos, em um padrão de integridade notavelmente estável após múltiplas modificações superficiais.Portanto, a principal vantagem dessa técnica em relação aos métodos existentes é a precisão. O padrão é realmente controlado pela exatidão do carimbo em si, ao contrário da difusão. O projeto foi originalmente iniciado a partir da ideia de que técnicas de padronização que dependem de reação catalítica, em vez de simples deposição, devem apresentar diversas vantagens.Primeiramente, os catalisadores não são consumidos na reação e podem ser reutilizados várias vezes, ao contrário da impressão ou deposição tradicional, nas quais é necessário fornecer continuamente novos materiais para a criação de padrões. Em nossos trabalhos iniciais, na verdade, ligamos uma molécula de catalisador a uma ponta de MF-A e, em seguida, a arrastamos pela superfície em um processo serial, semelhante ao de uma máquina-ferramenta, para criar padrões.Mas o carimbo elastomérico foi uma extensão lógica para aplicações de fabricação paralela prontas. Um dos aspectos mais importantes do protocolo é o uso do sistema molecular em bicamada. O sistema nos permite tanto gravar quanto funcionalizar substratos livres de óxido e substratos orgânicos.Idealmente, o Sam primário inicial deve alcançar a terminação completa de todos os átomos expostos na superfície e formar um sistema molecular compacto, o qual pode proteger a superfície tanto contra oxidação quanto degradação. A camada secundária sobrejacente deve conter grupos funcionais terminais, que podem ser posteriormente modificados por meio de transformações químicas adicionais. As limitações significativas à resolução da microimpressão por contato tradicional são a difusão do padrão e das moléculas.Nossos métodos permitem uma reação química entre um catalisador atualmente mobilizado em um talo e um substrato ligado ao silício ou ao germânio. Devido a essas propriedades, nossa técnica experimenta a replicação de características muito pequenas com tamanho de 100 nanômetros ou mais. Ou, como o método cria padrões químicos, é possível funcionalizá-los por meio de reações específicas com diferentes moléculas biológicas e orgânicas.Este procedimento exige o uso de diversos produtos químicos perigosos, como ácido fluorídrico, solução de nano chip e pentacloreto de fósforo. Ao manipular esses reagentes, é importante usar roupas de proteção adequadas e trabalhar em um ambiente bem ventilado. A parte mais desafiadora deste protocolo é mover rapidamente as superfícies cloradas para a solução de greenard.Para evitar a reconstituição da camada de óxido, comece preparando uma placa de silício 11. Corte-a em substratos quadrados de um centímetro, remova a poeira dos substratos e enxágue-os com água e etanol filtrado. Em seguida, elimine qualquer contaminação orgânica mergulhando os substratos de silício em um recipiente de vidro contendo nanos.Solução de remoção aquecida a 75 graus Celsius. Aguarde 15 minutos, depois enxágue. Limpe cada substrato com água filtrada desionizada.Coloque cada substrato em banho por cinco minutos em uma solução de 5% de HF para remover a camada de óxido nativo e, em seguida, seque o silício livre de óxido com nitrogênio. Para produzir um substrato clorado, mergulhe imediatamente cada pedaço de silício livre de óxido em um frasco de cintilação contendo dois mililitros de pentacloreto de fósforo saturado em clorobenzeno. Após a conclusão da reação.Deixe os frascos esfriarem à temperatura ambiente. Enxágue cada superfície com cloreto de benzeno e seque sob nitrogênio filtrado. Em seguida, coloque cada superfície de silício clorada em um frasco de pressão contendo quatro mililitros de cloreto de magnésio em propanol.Incube os frascos sob pressão a 130 graus Celsius por 24 horas. Após os frascos sob pressão terem esfriado até a temperatura ambiente, enxágue rapidamente cada superfície com diclorometano e etanol e seque sob nitrogênio filtrado, como no preparo do substrato de silício. Corte uma pastilha de germânio em quadrados de um centímetro e remova a poeira, enxaguando com água e etanol filtrado com germânio.Remova contaminantes orgânicos mergulhando os substratos em um recipiente com acetona por 20 minutos. Em seguida, mergulhe-os em uma solução de HCl 10% por 15 minutos. Seque os substratos com nitrogênio e coloque cada superfície clorada em um vial de pressão contendo quatro mililitros de cloreto de magnésio octal.Incube os frascos a 130 graus Celsius por 48 horas. Após a incubação, deixe os frascos esfriarem até a temperatura ambiente e enxágue rapidamente cada pastilha com diclorometano e etanol. Seque as pastilhas sob nitrogênio filtrado.Inicie pipetando algumas gotas de Solução NHS Diaz sobre a superfície terminada em metila. Deixe a solução espalhar por toda a superfície. Coloque as superfícies sob uma lâmpada de UV por 30 minutos.Em seguida, adicione mais gotas de NHS Diaz à superfície e deixe a reação prosseguir por mais 30 minutos. Lave as superfícies modificadas com NHS usando diclorometano e etanol, e seque-as sob nitrogênio filtrado.Em seguida, prossiga com a funcionalização das moléculas pequenas. Por fim, analise as superfícies por XPS para determinar a composição elementar. Inicie a preparação do carimbo misturando sulfonato de sódio de tumor capto etano em 10 mililitros de solução de HCl quatro normal em dioxano.Agite a solução à temperatura ambiente durante dois minutos a partir da solução. Filtre o cloreto de sódio por meio de um filtro de vidro fino e, em seguida, por um filtro de seringa com membrana de PTFE de 0,2 mícron. Agora, tome a solução clara de ácido tiofônico do tumor capto etano em dioxano e evapore o dioxano sob pressão reduzida.Reaja o ácido sulfônico resultante com dois mililitros de acrilato de poliuretano, mistura pré-polimérica, à temperatura ambiente e, em seguida, sob vácuo a 50 graus Celsius. Certifique-se de liberar completamente a mistura do ar aprisionado para garantir a polimerização bem-sucedida da mistura pré-polimérica. É importante nunca aquecer durante a reação comigo.CAPTA atenua o ácido fônico, e quando a oxigenação ocorre sob vácuo, enquanto a solução estiver viscosa, despeje-a sobre o molde mestre de silício e cubra com uma lâmina de vidro plana envolta em parafilm. Em seguida, cure o molde expondo-o à luz UV. Após a polimerização, remova a lâmina de vidro e o filme de parafilm e retire cuidadosamente o carimbo do molde mestre, corte-o no tamanho apropriado e lave-o com etanol e água.Em seguida, seque com nitrogênio filtrado. O seguinte é o passo mais importante do protocolo. Coloque o carimbo sobre o substrato modificado com NHS sem carga externa para mantê-los unidos.Não pressione nem aplique muita força no carimbo. Espere um minuto, depois lave o substrato e o carimbo com água etanólica e, em seguida, com etanol novamente, seguido de secagem sob nitrogênio filtrado. Armazene os carimbos à temperatura ambiente para analisar o padrão produzido.Utilize microscopia de força atômica lateral em modo de contato e microscopia eletrônica de varredura. Nesta etapa, mobilizamos a GFP para a superfície de silício padronizada. Primeiro, iniciamos modificando o éster ativado com um derivado de NTA, seguido pelo imobilização da proteína com marcação HIIN na superfície por meio de quelamento com níquel.É importante nesta etapa manter a biomolécula de interesse na temperatura apropriada para evitar degradação indesejada. Para ligar proteínas ao padrão NHS, a um substrato bifuncional, submergi-lo em uma solução de lisina, ácido nnn dia atético e trietilamina. Após uma hora, lavar os substratos com água seguido por etanol.Agora, incube os substratos por cinco minutos em uma solução quelante de sulfato de níquel. Em seguida, lave os substratos com água e tampão de ligação, seguido pela imersão em um banho de solução de GFP gelada. Uma hora depois, lave os substratos com o mesmo tampão de ligação, seguido por uma lavagem em PBS.Em seguida, armazene os substratos em PBS a zero grau Celsius antes da análise. Por fim, analise as superfícies por microscopia de fluorescência para visualizar as áreas modificadas com GFP. A nano-padrinagem litográfica por litografia macia B foi utilizada para criar padrões quimioseletivos em silício livre de óxido e em germânio; a reação entre o substrato funcionalizado com NHS na matriz de carimbo catalítico leva à hidrólise dos grupos NHS nas áreas de contato conformacional, gerando um padrão em substrato funcional com regiões ativadas com NHS e ácidos carboxílicos livres.Devido à natureza livre de difusão do método, a resolução é próxima à da fotolitografia, conforme observado em características de 125 nanômetros. Essas características foram reproduzidas uniformemente em toda a superfície do substrato de silício. As dimensões das características impressas eram idênticas às do molde de silício correspondente e do carimbo catalítico.Notavelmente, o carimbo catalítico pode ser reutilizado várias vezes sem perda de eficiência. A funcionalização quimiosseletiva de semicondutores com padrão foi realizada explorando as reatividades diferenciais de ácidos carboxílicos ativados e livres. Primeiro, ligadores heterobifuncionais terminados em ácido niquélico foram fixados nas regiões funcionalizadas com NHS e, em seguida, utilizados na superfície com padrão NHS resultante como molde para a ligação seletiva do padrão de marcação hexa-histidina G-F-P-N-H-S.O silício foi quimiofuncionalizado com moléculas de proteína. Utilizando essa abordagem sob microscopia de fluorescência, observou-se uma diferença clara de intensidade entre as regiões modificadas com GFP e as regiões de ácido carboxílico livre hidrolisado. O tamanho e a forma das características replicadas são consistentes entre as superfícies padronizadas com NHS e as modificadas com GFP, confirmando a notável estabilidade das superfícies passivadas com carbono e a seletividade da abordagem de carimbamento.O protocolo apresentado é uma forma de tinta, com impressão por microcontato reduzida, que pode ser universalmente aplicada a qualquer substrato capaz de suportar monocamadas simples e bem ordenadas. Como o processo não depende da transferência de tinta do carimbo para a superfície, a limitação de resolução difusiva da impressão por microcontato tradicional e reativa é eliminada.Permite a fabricação rotineira de objetos em escala nanométrica. A incorporação de um sistema molecular primário e altamente ordenado proporciona proteção completa do semicondutor subjacente contra danos por oxidação. A formação de patentes seletivas de CHE fornece pontos de ligação especialmente definidos para uma variedade de moléculas biológicas e orgânicas.Ao utilizar diferentes atividades de cascatas livres e ativadas de caspases, foi possível mobilizar proteínas histo intactas sobre os padrões criados. No entanto, este método não se limita a proteínas histo intactas, podendo ser usado para imobilizar outras biomoléculas, como DNAs e anticorpos. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como modificar silício ou germânio passivado com um sistema molecular e padrão catalítico.Os substratos modificados com NHS. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de trabalhar em um ambiente limpo e livre de poeira. Também é essencial adotar as precauções de segurança necessárias ao manipular materiais perigosos, como HF e nanos.Stripp.

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

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