Мягкие Литографские Функционализация и структурирование оксида свободного кремния и германия

Здесь мы опишем простой способ структурирования свободного оксида кремния и германия с реактивными органического монослоя и продемонстрировать функционализации узорной подложках с малых молекул и белков. Подход полностью защищает поверхности от химического окисления, обеспечивает точный контроль над особенность морфологии, а также предоставляет доступ к химическому дискриминации моделей.

Этот протокол показывает, как смоделировать кремний без оксидов в германии с помощью реакционноспособных органических монослоев с использованием высокоэффективного и простого в эксплуатации протокола печати. Также продемонстрирована селективная функционализация подложек паттерна как малыми молекулами, так и белками. Первым шагом протокола является ковалентная модификация кремниевых или германиевых подложек высокостабильным первичным органическим монослоем.

Это защищает лежащую под ним неорганическую границу раздела от реактивного разложения и окислительного повреждения. Ковалентно связанный в гидрокси-смиде слой эфира формируется для обеспечения скрытых гидролитических и реакционноспособных функций В качестве второго шага однородные бислойные модифицированные NHS подложки моделируются методом каталитической микроконтактной печати с использованием контакта эластомерного штампа, модифицированного серной кислотой, с маркой гидролизует NHS-группы, таким образом образуя узоры из химически различных активированных NHS и свободных карбоновых кислот. Затем субстраты паттерна функционализируются малыми органическими молекулами и белками.

Этот шаг завершается сначала исправлением NI Trello. Триуксусная кислота концировала гетерофункциональные линкеры в функционализированных областях NHS и, во-вторых, путем селективного присоединения гекса-гистамина, меченного зеленым флуоресцентным белком. Этот подход дает отличные результаты с картинами дифференциальной интенсивности флуоресценции, которые вполне ясны в картине целостности, которая удивительно стабильна после нескольких модификаций поверхности.

Так что главным преимуществом данной методики перед существующими методами является точность. Узор на самом деле контролируется точностью самого штампа, а не диффузией. Первоначально проект был инициирован идеей о том, что методы структурирования, основанные на каталитической реакции, в отличие от простого осаждения, должны иметь множество преимуществ.

Во-первых, катализаторы не расходуются в реакции, и их можно использовать многократно. В отличие от традиционной печати или осаждения, где вам постоянно нужно поставлять новые материалы для нанесения узоров. В нашей ранней работе мы фактически привязали молекулу катализатора к наконечнику A FM, а затем мы натравливали ее вдоль поверхности в последовательном процессе, как на станке для моделирования.

Но эластомерный штамп был логическим продолжением для параллельного производства Ready. Одним из наиболее важных аспектов протокола является использование двухслойной молекулярной системы. Система позволяет нам как питаться, так и функционализировать органические субстраты, не содержащие оксидов.

В идеале, исходный первичный Sam должен достичь полного прекращения всех поверхностных открытых атомов и сформировать плотно упакованную молекулярную систему, которая может защитить поверхность как от окисления, так и от деградации. Вторичный верхний слой должен содержать концевые функциональные группы, которые могут быть дополнительно модифицированы с помощью дополнительных химических превращений. Существенным ограничением разрешения традиционной микроконтактной печати является диффузия рисунка и молекул.

Наши методы лицензируют химическую реакцию между катализатором, который в данный момент мобилизован на стержне, и подложкой, прикрепленной к кремнию или германию. Благодаря этим свойствам наша методика экспериментирует с воспроизведением очень малых 100 нанометровых особенностей. Или, поскольку этот метод создает химические узоры, их можно функционализировать с помощью определенных реакций с различными биологическими и органическими молекулами.

Эта процедура требует использования нескольких опасных химических веществ, таких как фтористоводородная кислота, раствор наночипа и фосфористый пентахлорид. При работе с этими реагентами важно носить надлежащую защитную одежду и работать в хорошо проветриваемом помещении. Самая сложная часть этого протокола заключается в быстром перемещении хлорированных поверхностей в раствор гринарда.

Для того чтобы избежать образования оксидного слоя, начните с приготовления кремниевой пластины на 11 пластине. Разрежьте его на подложку квадратного сечения в один сантиметр, присыпьте подложки и промойте их водой и отфильтрованным этанолом. Затем удалите все органические загрязнения, погрузив силиконовые подложки в стеклянную чашку, содержащую наночастицы.

Полосковый раствор нагревают до 75 градусов Цельсия. Подождите 15 минут, затем смойте. Очистите каждый субстрат деионизированной отфильтрованной водой.

Дайте каждой подложке пятиминутную ванну в 5% растворе HF, чтобы удалить нативный оксидный слой, а затем высушите кремний без оксидов азотом. Чтобы получить хлорированную подложку, немедленно погрузите каждый кусочек кремния, свободный от оксидов, в сцинтилляционный флакон, содержащий два миллилитра насыщенного фосфора и пента-хлорида в хлорбензоле. После реакция завершена.

Дайте флаконам остыть при комнатной температуре. Промойте каждую поверхность хлорбензолом и просушите под фильтрованным азотом. Затем поместите каждую поверхность хлорированного кремния во флакон под давлением, содержащий четыре миллилитра пропанола хлорида магния.

Инкубируйте флаконы под давлением при температуре 130 градусов Цельсия в течение 24 часов. После того, как флаконы под давлением остынут до комнатной температуры, быстро промойте каждую поверхность дихлорметаном и этанолом и высушите под фильтрованным азотом, как при подготовке кремниевой подложки. Разрежьте германиевую пластину на квадраты в один сантиметр и посыпьте пылью и промойте водой и отфильтрованным этанолом с германием.

Удалите органические загрязнения, погрузив субстрат в посуду с ацетоном на 20 минут. Затем погрузите их в 10%-ный раствор HCL на 15 минут. Высушите основания азотом и поместите каждую хлорированную поверхность во флакон под давлением, содержащий четыре миллилитра восьмеричного хлорида магния.

Инкубируйте флаконы при температуре 130 градусов Цельсия в течение 48 часов. После инкубации дайте флаконам остыть до комнатной температуры и быстро промойте каждую пластину дихлорметаном и этанолом. Просушите под фильтрованным азотом.

Начните с пипетирования нескольких капель NHS Diaz Solution на метиловый конец. Дайте раствору распространиться по всей поверхности. Поместите поверхности под ультрафиолетовую лампу на 30 минут.

Затем добавьте еще капли NHS Diaz на поверхность и дайте протекать реакции. Еще на 30 минут. Промойте модифицированные поверхности NHS дихлорметаном и этанолом и высушите их под фильтрованным азотом.

Затем приступайте к функционализации малых молекул. Наконец, проанализируйте поверхности с помощью XPS, чтобы определить элементный состав. Начните подготовку штампа с смешивания натрия каптоэтана сульфоната с 10 миллилитрами четырех нормальных растворов HCL в диоксане.

Размешайте раствор при комнатной температуре в течение двух минут от раствора. Отфильтруйте хлорид натрия через фильтр тонкой очистки, а затем через мембранный шприцевой фильтр из ПТФЭ толщиной 0,2 микрона. Теперь возьмите прозрачный раствор опухолевого каптоэтана с фононовой кислотой в диоксане и испарьте диоксан под пониженным давлением.

Вступите в реакцию полученную серную кислоту с двумя миллилитрами полиуретанового акрилата, предварительно смешайте полимерной смесью при комнатной температуре, а затем под вакуумом при температуре 50 градусов Цельсия. Обязательно полностью освободите смесь от застрявших пахотных материалов, чтобы обеспечить успешную полимеризацию предполимерной смеси. Важно никогда не нагреваться при реакции со мной.

CAPTA аттен фоновой кислоты, и когда окисление перейдет на вакуум, пока раствор станет вязким, вылейте его на шаблон силиконового мастера и накройте плоским стеклянным предметным стеклом, завернутым в параформу. Затем высушите плесень, подвергнув ее воздействию ультрафиолетового света. После полимеризации снимите предметное стекло и пара-пленку и аккуратно снимите штамп с мастера, разрежьте штамп до соответствующего размера и промойте его этанолом и водой.

Затем обсушите его фильтрованным азотом. Ниже приведен самый важный шаг к протоколу. Поместите штамп поверх модифицированной подложки NHS без внешней нагрузки, чтобы удерживать их вместе.

Не отправляйте штамп в транспорт и не нажимайте слишком сильно. Подождите одну минуту, затем промойте основание и проштампуйте водой из этанола, а затем снова этанолом, после чего высушите под фильтрованным азотом. Храните штампы при комнатной температуре для анализа полученного рисунка.

Используют латеральную атомно-силовую микроскопию в контактном режиме и сканирующую электронную микроскопию. На этом этапе мы мобилизуем GFP на поверхность кремния узора. Сначала мы модифицируем активированный эфир производным NTA, а затем иммобилизуем белок-метку HIIN на поверхность с помощью хелатирования никеля.

На этом этапе важно поддерживать интересующую биомолекулу при соответствующей температуре, чтобы избежать нежелательной деградации. Чтобы присоединить белки к рисунку NHS, к бифункциональному субстрату, погрузите его в раствор лизина, атетиновой кислоты nnn dia и триэтиламина. Через час промойте основания водой с последующим добавлением этанола.

Теперь инкубируйте субстраты в течение пяти минут в хелатирующем растворе сульфата никеля. Далее промойте основания водой и связующим буфером, после чего погрузите их в ванну с ледяным раствором GFP. Через час промойте подложки тем же связующим буфером, а затем промойте в PBS.

Затем храните подложки в PBS при температуре ноль градусов Цельсия перед анализом. Наконец, проанализируйте поверхности с помощью флуоресцентной микроскопии, чтобы визуализировать измененные области GFP. Для создания химиоселективных рисунков на оксиде свободного кремния использовали Soft B Lithographic Nanopatterning, а на германии реакция между функционализированной подложкой NHS в штампе каталитического рисунка приводит к гидролизу фрагментов NHS в областях подтверждающего контакта, в результате чего образуется рисунок по функциональным областям, несущим субстрат активированных NHS и свободных карбоновых кислот.

Из-за того, что метод не имеет диффузии, разрешение близко к разрешению фотолитографии, как видно из 125-нанометровых элементов. Эти особенности были равномерно воспроизведены по всей поверхности кремниевой подложки. Размеры напечатанных элементов были идентичны размерам в соответствующем кремниевом мастере и каталитическом штампе.

Примечательно, что каталитический штамп можно использовать многократно без потери эффективности. Химиоселективная функционализация модельных полупроводников была достигнута путем использования дифференциальной реакционной способности активированных и свободных карбоновых кислот. Сначала гетеробифункциональные линкеры, терминированные ничерной трикальной кислотой, были прикреплены к функционализированным областям NHS, а затем использованы на полученной поверхности паттерна NHS в качестве шаблона для селективного прикрепления гекса-гистаминовой метки G-F-P-N-H-S.

Кремний был химически функционализирован с молекулами белка. При использовании этого подхода под флуоресцентной микроскопией наблюдалась четкая разница в интенсивности между модифицированными GFP и гидролизованными областями свободной карбоновой кислоты. Размер и форма воспроизводимых элементов согласуются как на поверхностях, покрытых рисунком NHS, так и на поверхностях, модифицированных GFP, что подтверждает замечательную стабильность поверхностей с пассивацией углерода и избирательность подхода к штамповке.

Представленный протокол представляет собой форму чернил, менее микроконтактную печать, которая может быть универсально нанесена на любую подложку, способную поддерживать простые, хорошо упорядоченные монослои. Потому что процесс не зависит от переноса краски с марки на поверхность. Устранено ограничение диффузионного разрешения традиционной и реактивной микроконтактной печати.

Разрешение рутинного производства наноразмерных объектов. Включение первичной, высокоупорядоченной молекулярной системы обеспечивает полную защиту основного полупроводника от окислительного повреждения. Создание селективных патентов CHE обеспечивает специально разрешенные точки прикрепления для различных биологических и органических молекул.

Используя различные активности свободных и активированных carc-кейсов, мы смогли мобилизовать гисто-интактные белки на созданных паттернах. Тем не менее, этот метод не ограничивается гисто-интактными белками, и он может быть использован для иммобилизации других биомолекул, таких как ДНК и антитела. После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее понимание того, как модифицировать пассивированный кремний или германий с помощью молекулярной системы и каталитической структуры.

Национальная служба здравоохранения модифицировала субстраты. При попытке выполнить эту процедуру важно помнить, что нужно работать в чистой, свободной от пыли среде. Также важно применять необходимые меры предосторожности при работе с опасными материалами, такими как HF и нано. Стриптиз.