The authors thank Dr. Gary Bernstein for use of the AFM.

1. Experiment Planung und Materialvorbereitung <ol><li> Bestimmen das Design, Konzentration und Funktionalität der DNA-Origami, die in den Experimenten verwendet wird. 14-16 Hier verwenden wir eine DNA-Origami-Design-Rechteck in 1x TAE zubereitet / Mg 2+ Lösung (40 mM Tris-Base, 20 mM Essigsäure, 2 mM EDTA und 12 mM Magnesium-Acetat, pH 8,0). 17 </li><li> Autoklaven Alle Tipps, Röhren und Behältern verwendet werden. Diese Materialien müssen alle Autoklaven kompatibel sein. </li><li> Bereiten Sie eine Versorgung mit sterilem Wasser zum Spülen. Füllen Sie eine sterile Glas mit etwa 500 ml von 18 MOhm x cm Wasser, Platz auf einer Heizplatte, kochen für 5 Minuten mit der Kappe ab, und nehmen Sie das Glas aus der Kochstelle nehmen und abkühlen lassen mit dem Deckel auf den Behälter gelegt, aber nicht angezogen . Im Kühlschrank aufbewahren und bereiten eine neue Lieferung jeden Monat oder, wenn notwendig. </li></ol> 2. Vorbereiten der Glimmer-Substrat <ol><li> Cut Substrate auf die entsprechende Größe (1 cm x 1 cm große Quadrate) mit einer Schere. Mica ist dünn und brüchig. Alternativ kaufen Glimmer in Scheibenform, die nicht schneiden erfordert. </li><li> Spalten die Glimmer mit doppelseitigem Klebeband. Glimmer ist aus Schichten von Mineralien durch interkalierenden Ionen getrennt sind, kann jede Schicht abgeschält, wenn ein zweiseitiges Klebeband verklebt werden. 18 <ol><li> Platzieren der Glimmer Quadrate auf dem doppelseitigen Klebeband noch in der Bandausgabevorrichtung ein, dass sie fest mit dem Band hält. Der Pinzette zwischen dem Glimmer und dem Band Schieben wird die oberste Schicht entfernt und bleiben auf dem Band. Unmittelbar nach der Entnahme wird das Glimmer quadratisch seiner sauberen Seite nach unten zeigt. Achten Sie auf die Glimmer umdrehen vor der Lagerung in einem Behälter. </li><li> Wiederholen Sie diesen Vorgang drei bis vier Mal, um die vollständige Entfernung von der obersten Schicht und eine angemessene Reinigung zu gewährleisten. </li></ol></li><li> Alternativ halten Sie die Glimmer zu einem Behälter oder Tisch mit einem Stück doppelseitigem Klebeband und verwenden Sie ein zweites Stück zu stick zu und ziehen Sie die oberste Glimmerschicht. Der Glimmer wird in beiden Fällen richtig gereinigt werden, wobei die alternative Methode macht Abscheiden DNA und dem Spülen und Trocknen der Probe schwierig, aufgrund der zweiten Haftung auf dem Träger. </li></ol> 3. Einzahlen DNA Origami auf Mica <ol><li> Kurz gesagt, mischen Sie das Fläschchen mit DNA-Origami mit Hilfe eines Vortex-Mischers, um sicherzustellen, gleichmäßige Verteilung von Nanostrukturen in Lösung. </li><li> Pipette 4 ul der Lösung auf den Glimmer, gewährleisten, dass die Pipettenspitze das Substrat nicht berühren. Verlassen Sie die DNA-Origami auf dem Glimmer ca. 10 min, um eine ausreichende Abdeckung zu gewährleisten. Die Abscheidungsdauer richtet sich nach der Konzentration der DNA origami verwendet sowie die gewünschte Abdeckung (2 und 3) zu variieren. <ol><li> Spülen Sie die DNA-Origami-Lösung aus der Glimmer-Substrat unter Verwendung von 100 &amp; mgr; l sterilem Wasser über ein Waschbecken oder andere Flüssigkeitsbehälter. Nehmen Sie den Glimmer mit einer Pinzette. Pipettieren Sie das Wasser auf dieSubstrat, mit dem Fluss des Tropfens in Richtung der Spitze der Pinzette. Schütteln Sie den Glimmer mit einer scharfen Bewegung nach unten, um das überschüssige Wasser zu entfernen. Halten Sie die Pinzette aufrecht, so dass das Wasser in Richtung der Pinzette zu fließen, um eine Kontamination der Probe zu vermeiden. </li></ol></li><li> Trocknen, das Substrat mit einem stetigen Strom von Stickstoff (N 2) für 1 min. Stellen Sie sicher, dass überschüssiges Wasser entfernt wird. Wiederholen Sie die Spülung mit weiteren 100 &amp; mgr; l sterilem Wasser. Trocknen des Substrats mit N 2 für eine weitere 3 min. Ein vollständig trocken Substrat für eine erfolgreiche Rasterkraftmikroskopie (AFM) Analyse (Abbildung 4) notwendig. </li><li> Analysieren Sie den Substrat mit AFM oder lagern in einem geschlossenen Behälter. </li></ol> 4. CMOS / Silicon-Reinigungs-Set-up <ol><li> ACHTUNG: Bei Verwendung der CMOS-Setup, Persönliche Schutzausrüstung verwenden zu allen Zeiten. Die Reagenzien sind starke Säuren, starke Basen, Fluorwasserstoffsäure (HF) und starken Oxidationsmitteln, welche can mit Abfällen Lösungsmittel reagieren, wenn Reagenzien werden nicht ordnungsgemäß entsorgt werden. Beachten Sie die folgenden Vorsichtsmaßnahmen: <ol><li> Haus der CMOS Bank in einem Chemieabzug ohne andere Prozesse oder Aufbauten. </li><li> Tragen Sie Handschuhe aus Nitril, Laborkittel, Schutzbrille, große Industriehandschuhe aus Nitril, ein Überlaufblech und ein Gesichtsschutz zu jeder Zeit, wenn Sie den CMOS Bank. </li><li> Verwenden Sie Plastikwannen als Auffang wenn Lösungen hergestellt. </li><li> Verwenden eines inerten Fluorpolymer Messbecher für die Handhabung des konzentrierten HF. </li><li> Machen Calciumgluconat Salbe erhältlich als Erste-Hilfe für jeden Hautexposition. </li><li> Erlauben nur qualifiziertes Personal, um den Vorgang durchzuführen. </li><li> Immer sicherstellen, ein weiteres Mitglied der Labor im Notfall vorliegt. </li><li> Halten Sie MSDS Informationen für alle Chemikalien in der Nähe der Haube. </li><li> Machen Sie sich mit der Institution oder Chemieunfall und Expositionsrichtlinien des Unternehmens vertraut. Hinweis: HF leicht durchdringt die Hautund ist ein Kalzium-Scavenger, beeinflussen Knochen und Nerven schädlich, wenn die Exposition auftritt. Dermale Exposition auf wenige Milliliter der konzentrierten Fluorwasserstoffsäure kann gefährlich und sogar tödlich sein. Etablieren notwendigen Vorkehrungen, um die Exposition tritt nicht gewährleisten. </li></ol></li><li> Führen RCA1 und RCA2 in einem separaten 250-ml-Bechergläser auf separaten Kochplatten. Jedes Becherglas sollte einen Rührstab enthält. Überwachen Sie die Temperatur der Lösung unter Verwendung von Thermometern eingespannt, so der Rührstab nicht in den Kolben schlagen. Decke das Becherglas mit einem Uhrglas, die Auswirkungen der Verdunstung zu verringern. </li><li> RCA1 Vorbereitung <ol><li> Zeigen 50 ml 18 M &amp; Omega; x cm Wasser in den bezeichneten RCA1 Becherglas mit einem Messbecher. </li><li> 15 ml konzentriertes Ammoniumhydroxid (NH 4 OH) in das Becherglas. Spülen Sie den Messbecher mit 25 ml Wasser und fügen Sie das Spülwasser in die RCA1 Becher. </li><li> Schalten die Hitze und Rührer auf der Heizplatte und bringen die RCA1-Bad auf 70 ° C. </li&gt; <li> 15 ml 30% Wasserstoffperoxid (H 2 O 2) zu dem Becherglas RCA1. Verwenden Sie die RCA1 Lösung innerhalb 1 Stunde nach der H 2 O 2 wurde hinzugefügt. Das Bad kann mehrmals innerhalb der Zeitspanne von drei Tagen verwendet werden, wenn 15 ml Peroxid wird dem Bad jedes Mal zugesetzt. </li><li> Mit Wasser spülen Messbecher gründlich und entsorgen Sie die Spülung in einem geeigneten RCA1 Abfallflasche. </li></ol></li><li> RCA2 Vorbereitung <ol><li> In 70 ml 18 M &amp; Omega; x cm Wasser an die angegebene RCA2 Becher mit dem Messbecher gründlich gespült. </li><li> 15 ml konzentrierter Salzsäure (HCl). Spülen Sie den Messbecher mit 20 ml Wasser und es an die RCA2 Becher hinzuzufügen. </li><li> Erhöhen die Hitze und Rührgeschwindigkeit der Kochplatte, bis die Lösung 70 ° C erreicht. </li><li> 15 ml 30% H 2 O 2. Wie die RCA1 Bad, benutzen Sie diese Lösung innerhalb 1 Stunde von, wenn die H 2 O 2 zugegeben wird; Zusätzlich kann die Badewannekann mehrmals innerhalb der Spanne von drei Tagen wieder verwendet werden, wenn 15 ml H 2 O 2 wird vor jeder Verwendung zugegeben. </li></ol></li><li> HF Herstellung der Lösung <ol><li> Man gibt 50 ml Wasser in einem inerten fluorierten Polymers Becher. </li><li> Maßnahme 4 ml konzentrierter Fluorwasserstoffsäure (49%) in der Kunststoff-Messbecher und es an den inerten Fluorpolymer-Becherglas. </li><li> Spülen Sie den Kunststoff-Messbecher mit insgesamt 50 ml Wasser, das Hinzufügen des Spülwassers in die HF-Becherglas. Waschen Sie den Messbecher gründlich mit Wasser und entsorgen Sie die Waschungen in einem bestimmten HF Abfallbehälter. </li></ol></li></ol> 5. Vorbereitung und Reinigung des Siliziumsubstrats <ol><li> Schneiden Siliziumwafer in Chips <ol><li> Identifizieren die senkrecht und parallel Gitterrichtungen auf der ebenen polierten Oberfläche des Siliziumwafers. Diese Richtungen werden verwendet, um zu helfen, zu spalten Plätzen einfacher. Die folgenden Anweisungen gelten für cleaving Silizium &lt;110&gt; und ist möglicherweise nicht für andere Kristallorientierungen werden. </li><li> Setzen Sie den Silizium-Wafer poliert Seite nach oben auf eine weiche Oberfläche, wie eine Serviette. Unter Verwendung der Diamant Schreiber-Feder, sanft nick die Unterseite des Wafers entlang der primären flachen Rand. Setzen Sie einen kleinen Draht, wie einer Büroklammer, unter dem nick und Druck sanft gelten für die Wafer, indem Fingern oder Pinzette auf beiden Seiten des nick und nach unten drücken. Dadurch wird der Wafer in zwei Hälften entlang der Kristallgitterlinie im natürlichen spalten Richtung zu trennen. </li><li> Auf einem anderen Serviette, mit einem Bleistift und Lineal, messen Sie die gewünschte Breite der Quadrate durch Markierungspunkte sowohl auf der Ober- und Unterseite der Binde. Verbinden Sie diese Punkte mit geraden Linien. Dies wird als Richtlinie für sogar quadratische Formen zu dienen. </li><li> Legen Sie eine der Waferkante-first-Hälften zwischen den Messleitungen auf der Serviette gegen die Leitung gespült, und wiederholen Sie die in Schritt 5.1.2 Die frisch senkrecht piec gebrochenes sollte nun die Breite der Quadrate geschnitten sein. Drehen Sie den Wafer horizontal auf der Serviette. Legen Sie sie zwischen den senkrechten Linien und wiederholen Sie den Vorgang in Schritt 5.1.2. </li><li> Bewahren Sie die frisch gespaltenen Wafer-Chips in einem sauberen Fläschchen mit DI-Wasser um Kratzer zu vermeiden gefüllt. Die Silizium-Chips können unbegrenzt gelagert werden, sollte aber vor Beginn der Versuche zu reinigen. </li></ol></li><li> CMOS Reinigung von Silicon <ol><li> Wenn die RCA1 Lösung die angemessene Temperatur erreicht hat, tauchen acht bis zehn 1 cm x 1 cm Silizium-Chips in der Lösung unter Verwendung eines inerten fluorierten Polymers Korb mit einem &quot;Durchmesser. 2 Sauerstoffblasen auf die Chips und Becherwänden zu bilden. Wenn kein Blasenbildung auftritt, wird die H 2 O 2 abgebaut wird. Lassen Sie die Späne in der Lösung für 10 bis 20 min, Rühren der Korb nach oben und unten alle paar Minuten, um die Chips nicht aneinander haften. </li><li> Heben Sie den Korb mit den Silizium-Chips und gut abtropfen lassen. Bewegen Sie den Korb über to Abfallbecher und gründlich mit 18 MOhm x cm Wasser. Tauchen Sie ein in die Waschbecher und wackeln auf und ab 20 Sek. Leeren Sie den Korb und gründlich mit Wasser über die Abfallbecher. Leeren Sie den Auffangbecherglas in einem bestimmten RCA1 Abfallflasche und füllen Sie mit Wasser. </li><li> Nach RCA1 Reinigung abgeschlossen ist, setzen Sie den Korb in den 1.50 HF-Becher für 10 bis 20 sec. Verwenden Sie einen sanften Auf- und Abbewegung, die Chips und HF mischen. Heben Sie den dunk eimer die HF vollständig abfliessen kann. Hinweis: Die Chipoberflächen hydrophob sein sollten; Wasser wird nicht nass den Chip, sondern bilden Tröpfchen mit hoher Kontaktwinkel. Dies zeigt, daß das Siliciumoxid weggeätzt worden ist, und der Chip wird nun von Si-H-Bindungen beendet. </li><li> Setzen Sie den Waschbecher und spülen Becherglas in einem Kunststoffwanne, bewegen Sie den Korb über dem Becherglas spülen und spülen Sie mit 18 MOhm x cm Wasser. Tauchen Sie den Korb in den Waschbecher und rühren für 20 Sekunden. </li><li> Füllen Sie einen zweiten Drain und rinse-Zyklus mit 18 MOhm x cm Wasser. Dump das Waschwasser in das Becherglas spülen und füllen Sie den Waschbecher mit Wasser. Gießen Sie alle Abfälle in einem bestimmten Kunststoff-HF Abfallflasche. </li><li> Wenn die RCA2 Lösung die entsprechende Temperatur erreicht, tauchen die Silizium-Chips in den Lösungen mit dem Korb. Lassen in der Lösung für 10 bis 20 min. Der Chip wird nunmehr hydrophil sein, aufgrund des Wachstums einer dünnen (1-2 nm) Oxidschicht. </li><li> Nach der entsprechenden Menge Zeit zu entfernen und nach den gleichen Verfahren wie Spülen RCA1. Entsorgen Sie den Abfall in der entsprechenden RCA2 Abfallbehälter. Nehmen Sie jedes Chip aus dem Korb mit Plastikpinzette, mit Wasser abspülen und trocken blasen mit Stickstoff. </li><li> Shop-Chips in einem Kunststoff-Wafer-Box oder in einer Ampulle von 18 MOhm x cm Wasser. Das Silizium wird sauber bleiben, wenn sie in Wasser für etwa drei Tage nach der Reinigung gespeichert. Stellen Sie sicher, dass der Arbeitsbereich richtig aufgeräumt und die Außenseite der CMOS-Handschuhe wurden gewaschen. Lassen Sie das CMOS Handschuhe in der Haube, um zu trocknen. </li></ol></li></ol> 6. Hinterlegung DNA Origami auf APTES funktionalisierten Silicon <ol><li> Selbstorganisierten Monoschicht Formation auf Silicon <ol><li> Warm APTES auf RT vor dem Öffnen. Wenn die Flasche zu kalt ist, kann es zu Kondensation kommen, wodurch die Hydrolyse der APTES während der Lagerung. In 1980 &amp; mgr; l von 18 MOhm x cm Wasser und 20 ul APTES auf eine saubere Szintillationsfläschchen und Schwenken vermischen. Verwenden Sie diese Lösung sofort. </li><li> Legen Sie eine gereinigte Silizium-Chip reflektierenden Seite nach oben in den Szintillationsfläschchen, Kappe, und lassen Sie sich für 20 min. Entfernen Sie den Chip mit einer Pinzette und spülen mit 200 ul Wasser und trocken für 1 Minute mit einem Strom von N 2. </li></ol></li><li> Abscheiden von DNA-Origami auf APTES funktionalisierten Silicon Anmerkung: Die Schritte zum Abscheiden Origami funktionalisierter Silizium sind analog zu denen für die Abscheidung auf Glimmer. <ol><li> Kurz mischen die DNA-Origami-Fläschchen und Pipette 4 ul Lösungauf das Siliziumsubstrat. Erhöhen Sie gegebenenfalls die Lautstärke der verwendet wird, um das gesamte Substrat abzudecken, wie das funktionalisierte Silizium ist hydrophober als die Glimmer-Substrat DNA-Origami-Lösung. Verwenden Sie ein Deckglas, um die Abscheidungslösung nach unten drücken und Verdunstung während der langen Ablagerungen zu verhindern. </li><li> Ließ die Lösung stehen für die Menge an Zeit, die für den verwendeten Konzentrationen und der gewünschten Abdeckung (siehe Figuren 2 und 3 für die Wirkung von Zeit und Konzentration auf der Fläche bewachsen). Mit 100 ul sterile 18 MOhm x cm Wasser abspülen und trocken das Substrat mit N 2 für 1 min. </li><li> Wiederholen Sie das Spülen mit weiteren 100 ul sterilem Wasser und trocknen Sie das Substrat mit N 2 für 3 min. </li><li> Die Probe ist in einem sauberen Behälter, bis weitere Experimente oder Bildgebung durchgeführt werden. Proben beginnen Teilchenspeichermenge nach ca. 1-2 Wochen Lagerung zeigen, je nachdem, wie much sie behandelt werden. </li></ol></li></ol> 7. AFM Imaging und Bildanalyse von DNA-Origami Samples <ol><li> Verwenden AFM im Tapping-Modus in Luft zur Bildgebung. Tapping-Modus sorgt dafür, dass eine minimale Kraft auf die fragile Nanostrukturen angewendet werden, im Vergleich zu Kontaktmodus. Anmerkung: Die Bildaufnahmeparameter werden abhängig von dem Instrument. Alle Bilder vorgestellt wurden mit einem Nanoscope IIIa Multimode erfasst. </li><li> Auswahl AFM-Sonden zur berührungs / Zapfmodus in Luft, mit reflektierenden Goldbeschichtung, eine Resonanzfrequenz (nominal) von ~ 300 kHz, Kraftkonstante von 40 N / m und einem Spitzenradius &lt;10 nm. </li><li> Prozess und die AFM-Bilder mit Nanoscope-Analyse-Software zu analysieren. Führen Sie Deckung Berechnungen mit ImageJ. 19 </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Es gibt mehrere Schritte, die betont, um konsistente und optimale Ergebnisse zu erzielen werden müssen. Für Glimmer Proben, die nach einem strengen und gründlichen Spülen und Trocknen Regime, wie in den Schritten 3.3 und 3.4, wird sicherstellen, dass qualitativ hochwertige Bilder von einzelnen DNA-Origami kann mit AFM, ohne die verschiedenen Probleme im Repräsentative Ergebnisse Abschnitt beschrieben erreicht werden. Von primärer Bedeutung für Siliziumproben ist die Sauberkeit des Substrats. Im Anschluss an die i...

Zuerst im Jahr 2006 eingeführt wurde, nutzt DNA-Origami die selbstorganisierende Natur von DNA-Oligonukleotiden auf gestaltbar und hochgeordnete Nanostrukturen zu erzeugen. 1 Eine Vielzahl von Strukturen berichtet, von Smiley-Gesichter auf 3-dimensionale-Boxen verriegelt. 2 DNA-Origami kann funktionalisiert werden mit verschiedenen Biomolekülen und Nanostrukturen, was zu Forschungsanwendungen in der Nanoelektronik, Medizin und Quantencomputing. 3, die Analyse und viele zukünftige Anwendungen sind jedoch nicht nur abhängig von Konstruktion, sondern auch auf die Haftung der DNA-Origami-Nanostrukturen auf Oberflächen. Die in diesem Manuskript beschriebenen Verfahren betreffen die Herstellung von DNA origami Proben auf zwei Arten von Substraten: Glimmer und funktionalisierten Siliziumoxid. Mica ist das Substrat der Wahl für die DNA-Origami-Studien, da es atomar flach, mit einer Schichthöhe von 0,37 nm 0,02 nm ±. 4 Es ist auch easily gereinigt, so dass die Probenvorbereitung und Rasterkraftmikroskopie (AFM) Untersuchungen unkompliziert. Muskovit-Glimmer enthält, die eine hohe Dichte von Kalium in jedem Spaltebene, aber diese Ionen diffundieren weg von der Glimmer-Oberfläche, wenn sie in Wasser. Um die Bindung von DNA an die origami Glimmersubstrat vermitteln, Mg 2+ in der Gegenwart von großen verwendet, um die negative Ladung des Glimmer umkehren und elektrostatisch zu binden, die DNA-Phosphat-Rückgrat mit dem Substrat (1A). 5 Mischungen von DNA anneliert Exzesse der Klammerstränge geben hohe Reichweite und gute Bilder von Glimmer, weil die Haftung der DNA-Origami auf die Mg 2+ -terminierten Oberfläche ist viel stärker als die Haftung der einzelsträngige Oligonukleotide (Stapelstränge). Andere positiv geladene Ionen, einschließlich Ni 2+ und Co 2+ kann die Adhäsion von DNA auf Glimmer steuern. 6,7 Veränderung der Konzentration der ein- und zweiwertigen Kationen in Lösung kann adhe vermittelnsion und Oberflächendiffusionsraten von DNA-Origami. 8 jedoch das Protokoll zur Herstellung von Glimmersubstraten und Abscheiden und Spülen des Origami ist häufig nicht explizit in veröffentlichten Manuskripten. 9 Ohne ein klares Protokoll beschrieben, können reproduzierbare Ergebnisse nur schwer zu erhalten. Glimmer ist ein Isolator, so dass es nicht als Substrat für einige Anwendungen in der Nanoelektronik geeignet. Silicium mit einer dünnen native Oxid passiwünschenswerte elektronische Eigenschaften, einschließlich der Kompatibilität mit früheren Komplementär-Metalloxid-Halbleiter (CMOS) Verarbeitung zur Eingabe / Ausgabe-Strukturen und topographische Merkmale zu schaffen. In Luft gelagert Siliziumscheiben sind entweder mit einem dicken thermischen Oxid oder dünne natürliche Oxidschicht, die relativ schmutzig ist, mit einer hohen Partikelzahl passiviert. Siliciumoxid hat einen viel niedrigeren Oberflächenladungsdichte als Glimmer und die Ladungsdichte ist stark abhängig von Oxid Herstellung und Geschichte. Bei Magnesiumionenkonzentrationen above 150 mM, gute Beschichtungsstärken (bis zu 4 / &amp; mgr; m 2) mit rechteckigem Origami auf Sauerstoffplasma behandelte Siliziumsubstraten erreicht werden kann; aber diese Konzentration und Abdeckung kann in Abhängigkeit von der Größe und Gestaltung der Nanostrukturen verwendet ein alternatives Protokoll für die Abstimmung der Oberflächenladung zu ändern. 10 ist, um eine kationische selbstorganisierte Monoschicht von 3-Aminopropyltriethoxysilan (APTES) (1B) anhängen das Oxid. Das primäre Amin auf APTES kann bei pH-Werten unter 9 protoniert werden, Modifizieren der Ladung und Hydrophobizität des Substrats. 11 für eine vollständige Monoschicht von APTES erfolgreich aufgebracht werden, muss das in geeigneter Weise unter Verwendung von Silizium-Radio Corporation of America (RCA) Protokollen gereinigt werden . Diese Protokolle sind Behandlungen in Ammoniumhydroxid und Wasserstoffperoxid-Lösungen (RCA1) um organische Rückstände und Partikel-Verunreinigungen zu entfernen. Eine kurze Ätzung in wäßriger Fluorwasserstoffsäurelösung entfernt den nativen Oxidschicht zusammen mitbeliebige ionische Verunreinigungen, die in das Oxid zu haften. Schließlich werden die Proben auf eine Chlorwasserstoffsäure und Wasserstoffperoxid-Lösung (RCA2) ausgesetzt, um Metall und ionischen Verunreinigungen zu entfernen und eine dünne, gleichmäßige Oxidschicht. 12 Die meisten Reinräume haben Hauben für CMOS Reinigungsprotokolle mit strengen Regeln darüber, was verwendet werden, bezeichnet, in diesen Bereichen. Ein häufiges Problem ist in der Form von Ionen, wie Natrium, die die elektronischen Eigenschaften des CMOS-Strukturen durch die Schaffung midbandgap Fallen stören können. 13 Ionen üblicherweise in DNA origami Herstellung und Ablagerung Puffer verwendet könnten die CMOS Bäder Probleme für andere Forscher, die verschmutzen und zu der Reinraum. Aus diesem Grund nutzt unsere Gruppe eine &quot;schmutzige&quot; CMOS Reinigung Bank für kleine Proben für DNA-Origami-Forschung speziell angeordnet. Dieser Prozess ist eine gute Alternative zu den traditionellen Reinraum Einrichtung und kann für Labors, die keinen Zugang zu einem Reinraum CMOS Bank sein.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Eppendorf epT.I.P.S. Reloads, capacity 2-200 &#956;L&#160;</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>22491733</td>
			<td>10 reload tray of 96 tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge Tubes, Polypropylene</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>87003-290</td>
			<td>0.65 mL, natural</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Research Plus Pippete - Single Channel - 20-200 &#956;L</td>
			<td>A. Daigger &#38; Company, Inc.</td>
			<td>EF8960F-3120000054 EACH</td>
			<td>Adjustable Volume</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Research Plus Pippete - Single Channel - 2-20 &#956;L</td>
			<td>A. Daigger &#38; Company, Inc.</td>
			<td>EF8960D-3120000038 EACH</td>
			<td>Adjustable Volume</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scotch 237 Permanent Double-Sided Tape</td>
			<td>Office Depot, Inc.</td>
			<td>602710</td>
			<td>3/4&#34; x 300&#34;, Pack of 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex Mixer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>M37610-33Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wafer container single, 2&#34; (50 mm), 60 mm x 11 mm</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>64917-2</td>
			<td>6 per pack</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6&#34; Wafer, P-type, &#60;100&#62; orientation, w/ primary flat</td>
			<td>Nova Electronic Materials, Ltd.</td>
			<td>GC49266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Powder-Free Nitrile Examination Gloves</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>82062-428</td>
			<td>Catalog number is for size large</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Accuracy Noncontact probes with Au reflective coating</td>
			<td>K-Tek Nanotechnology, Inc.</td>
			<td>HA_NC/15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave Pan</td>
			<td>A. Daigger &#38; Company, Inc.</td>
			<td>NAL692-5000 EF25341C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sol-Vex II Aggressive Gloves, Size: 9-9.5; 15 mil, 13 inch - 1 dz</td>
			<td>Spectrum Chemical Mfg. Corp.</td>
			<td>106-15055</td>
			<td>Before use, rinse with water and scrub together until no bubbles form on the gloves.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers PTFE 200 mm Square</td>
			<td>Dynalon Corp.</td>
			<td>316504-0002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Muscovite Mica Sheets V-5 Quality</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>71850-01</td>
			<td>10 per pack</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mica Disc, 10 mm</td>
			<td>Ted Pella, Inc</td>
			<td>50</td>
			<td>Mica discs are optional</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scriber Diamon Pen for Glassware</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>52865-005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scintillation Vials, Borosilicate Glass, with Screw Cap - 20 mL</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>66022-060</td>
			<td>Case of 500, with attached polypropylene cap and pulp foil liner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4 x 5 Inch Top PC-200 Hot Plate, 120 V/60 Hz</td>
			<td>Dot Scientific, Inc.</td>
			<td>6759-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight-Sided Glass Jars, Wide Mouth</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>89043-554</td>
			<td>Case of 254, caps with pulp/vinyl liner attached</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standar-Grade Glass Beaker, 250 mL Capacity</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>173506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beakers, PTFE</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>89026-022</td>
			<td>For use with HF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shallow form watch glass, 3&#34;</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>66112-107</td>
			<td>Case of 12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Storage Container</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>470195-354</td>
			<td>For secondary container</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>General-Purpose Liquid-In-Glass Thermometers</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>89095-564</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High precision and ultra fine tweezers</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>78310-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Faceshield</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>18-999-4542</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neoprene Apron</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>19-810-609</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Gluconate, Calgonate</td>
			<td>W.W Grainger, Inc.</td>
			<td>13W861</td>
			<td>Tube, 25 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen Peroxide 30 % CR ACS 500 mL</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>H325 500</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-Aminopropyltriethoxysilane</td>
			<td>Gelest Inc.</td>
			<td>SIA0610.0-25GM</td>
			<td>Let warm to room temperature before use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium hydroxide, 2.5 L</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>A669-212</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>A144-212</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrofluoric acid</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>A147-1LB</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MultiMode Nanoscope IIIa</td>
			<td>Veeco Instruments, Inc.</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Any AFM capable of tapping mode is suitable for analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dunk basket</td>
			<td>Made in lab</td>
			<td>Made in lab</td>
			<td>The dunk basket was made using the bottom of a PTFE bottle with holes drilled in, PTFE handle, and all PTFE screws.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of mica and silicon substrates for dna origami analysis and experimentation

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of these applications require interaction with and adhesion of DNA nanostructures to a substrate. Due to its atomically flat and easily cleaned nature, mica has been the substrate of choice for DNA origami experiments. However, the practical applications of mica are relatively limited compared to those of semiconductor substrates. For this reason, a straightforward, stable, and repeatable process for DNA origami adhesion on derivatized silicon oxide is presented here. To promote the adhesion of DNA nanostructures to silicon oxide surface, a self-assembled monolayer of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) is deposited from an aqueous solution that is compatible with many photoresists. The substrate must be cleaned of all organic and metal contaminants using Radio Corporation of America (RCA) cleaning processes and the native oxide layer must be etched to ensure a flat, functionalizable surface. Cleanrooms are equipped with facilities for silicon cleaning, however many components of DNA origami buffers and solutions are often not allowed in them due to contamination concerns. This manuscript describes the set-up and protocol for in-lab, small-scale silicon cleaning for researchers who do not have access to a cleanroom or would like to incorporate processes that could cause contamination of a cleanroom CMOS clean bench. Additionally, variables for regulating coverage are discussed and how to recognize and avoid common sample preparation problems is described.

Zwei Variablen bestimmen die Berichterstattung über DNA-Origami auf dem Substrat: Konzentration der Lösung und Belichtungszeit. Die Absorptionseigenschaften der DNA Origami auf Glimmer und APTES funktionalisiertes Siliciumoxid sind zuvor berichtet worden. 13 die Beziehung zwischen der Konzentration der DNA origami in der Abscheidungslösung und die endgültige Beschichtungsstärken auf Glimmer sind in Tabelle 1 und 2 zusammengefaßt, zeigen zunehmende Konzentration Ergebnisse in die größe...

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Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

Reproducible cleaning processes for substrates used in DNA origami research are described, including bench-top RCA cleaning and derivatization of silicon oxide. Protocols for surface preparation, DNA origami deposition, drying parameters, and simple experimental set-ups are illustrated.

Herstellung von Mica und Siliziumsubstraten für die DNA-Origami-Analyse und Experimentieren

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of ...

preparation-mica-silicon-substrates-for-dna-origami-analysis

Research

JoVE Journal

Chemistry

14.2K Aufrufe.  University of Notre Dame. Reproducible cleaning processes for substrates used in DNA origami research are described, including bench-top RCA cleaning and derivatization of silicon oxide. Protocols for surface preparation, DNA origami deposition, drying parameters, and simple experimental set-ups are illustrated.

Serie: Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two dimensional (2D) structures. These technologies are mature, offer high precision and many of them can be implemented in a high-throughput manner. We leverage the advantages of planar lithography and combine them with self-folding methods1-20 wherein physical forces derived from surface tension or residual stress, are used to curve or fold planar structures into three dimensional (3D) structures. In doing so, we make it possible to mass produce precisely patterned static and reconfigurable particles that are challenging to synthesize.
In this paper, we detail visualized experimental protocols to create patterned particles, notably, (a) permanently bonded, hollow, polyhedra that self-assemble and self-seal due to the minimization of surface energy of liquefied hinges21-23 and (b) grippers that self-fold due to residual stress powered hinges24,25. The specific protocol described can be used to create particles with overall sizes ranging from the micrometer to the centimeter length scales. Further, arbitrary patterns can be defined on the surfaces of the particles of importance in colloidal science, electronics, optics and medicine. More generally, the concept of self-assembling mechanically rigid particles with self-sealing hinges is applicable, with some process modifications, to the creation of particles at even smaller, 100 nm length scales22, 26 and with a range of materials including metals21, semiconductors9 and polymers27. With respect to residual stress powered actuation of reconfigurable grasping devices, our specific protocol utilizes chromium hinges of relevance to devices with sizes ranging from 100 &mu;m to 2.5 mm. However, more generally, the concept of such tether-free residual stress powered actuation can be used with alternate high-stress materials such as heteroepitaxially deposited semiconductor films5,7 to possibly create even smaller nanoscale grasping devices.

We describe experimental details of the synthesis of patterned and reconfigurable particles from two dimensional (2D) precursors. This methodology can be used to create particles in a variety of shapes including polyhedra and grasping devices at length scales ranging from the micro to centimeter scale.

Origami Inspired Selbstorganisation von Patterned und Reconfigurable Particles

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Forschung

Chemie

Isolation and Preparation of Bacterial Cell Walls for Compositional Analysis by Ultra Performance Liquid Chromatography

The bacterial cell wall is critical for the determination of cell shape during growth and division, and maintains the mechanical integrity of cells in the face of turgor pressures several atmospheres in magnitude. Across the diverse shapes and sizes of the bacterial kingdom, the cell wall is composed of peptidoglycan, a macromolecular network of sugar strands crosslinked by short peptides. Peptidoglycan&#8217;s central importance to bacterial physiology underlies its use as an antibiotic target and has motivated genetic, structural, and cell biological studies of how it is robustly assembled during growth and division. Nonetheless, extensive investigations are still required to fully characterize the key enzymatic activities in peptidoglycan synthesis and the chemical composition of bacterial cell walls. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) is a powerful analytical method for quantifying differences in the chemical composition of the walls of bacteria grown under a variety of environmental and genetic conditions, but its throughput is often limited. Here, we present a straightforward procedure for the isolation and preparation of bacterial cell walls for biological analyses of peptidoglycan via HPLC and Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC), an extension of HPLC that utilizes pumps to deliver ultra-high pressures of up to 15,000 psi, compared with 6,000 psi for HPLC. In combination with the preparation of bacterial cell walls presented here, the low-volume sample injectors, detectors with high sampling rates, smaller sample volumes, and shorter run times of UPLC will enable high resolution and throughput for novel discoveries of peptidoglycan composition and fundamental bacterial cell biology in most biological laboratories with access to an ultracentrifuge and UPLC.

The bacterial cell wall is composed of peptidoglycan, a macromolecular network of sugar strands crosslinked by peptides. Ultra Performance Liquid Chromatography provides high resolution and throughput for novel discoveries of peptidoglycan composition. We present a procedure for the isolation of cell walls (sacculi) and their subsequent preparation for analysis via UPLC.

Isolierung und Vorbereitung von bakteriellen Zellwänden für die Kompositionsanalyse durch Ultra Performance Liquid Chromatographie

The bacterial cell wall is critical for the determination of cell shape during growth and division, and maintains the mechanical integrity of cells in the ...

Folding and Characterization of a Bio-responsive Robot from DNA Origami

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both stimuli and cargo can be tailored according to specific needs. Here we describe the DNA nanorobot fabrication protocol, with the use of the DNA origami technique. The procedure initiates by mixing short single-strand DNA staples into a stock mixture which is then added to a long, circular, single-strand DNA scaffold in presence of a folding buffer. A standard thermo cycler is programmed to gradually lower the mixing reaction temperature to facilitate the staples-to-scaffold annealing, which is the guiding force behind the folding of the nanorobot. Once the 60 hr folding reaction is complete, excess staples are discarded using a centrifugal filter, followed by visualization via agarose-gel electrophoresis (AGE). Finally, successful fabrication of the nanorobot is verified by transmission electron microscopy (TEM), with the use of uranyl-formate as negative stain.

DNA origami is a powerful method for fabricating precise nanoscale objects by programming the self-assembly of DNA molecules. Here we describe a protocol for the folding of a bio-responsive robot from DNA origami, its purification and negative staining for transmission electron microscopic imaging (TEM).

Falten und Charakterisierung eines Bio-responsive Robot von DNA-Origami

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step process based on the preparation of a sol in a one-pot synthesis which is followed by the deposition of a gel film on Si(100) substrates by evaporation induced self-assembly using the dip-coating technique and ends with a thermal treatment of the material to induce the gel crystallization and the growth of the quartz film. The formation of a silica gel is based on the reaction of a tetraethyl orthosilicate and water, catalyzed by HCl, in ethanol. However, the solution contains two additional components that are essential for preparing mesoporous epitaxial quartz films from these silica gels dip-coated on Si. Alkaline earth ions, like Sr2+ act as glass melting agents that facilitate the crystallization of silica and in combination with cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) amphiphilic template form a phase separation responsible of the macroporosity of the films. The good matching between the quartz and silicon cell parameters is also essential in the stabilization of quartz over other SiO2 polymorphs and is at the origin of the epitaxial growth.

A protocol is presented for the preparation of piezoelectric macroporous epitaxial films of quartz on silicon by solution chemistry using dip-coating and thermal treatments in air.

Herstellung von makroporösen Epitaxial-Quarz-Films auf Silizium durch Chemical Solution Deposition

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Gene-therapy Inspired Polycation Coating for Protection of DNA Origami Nanostructures

DNA origami nanostructures hold an immense potential to be used for biological and medical applications. However, low-salt conditions and nucleases in physiological fluids induce denaturation and degradation of self-assembled DNA nanostructures. In non-viral gene delivery, enzymatic degradation of DNA is overcome by the encapsulation of the negatively charged DNA in a cationic shell. Herein, inspired by gene delivery advancements, a simple, one-step and robust methodology is presented for the stabilization of DNA origami nanostructures by coating them with chitosan and linear polyethyleneimine. The polycation coating efficiently protects DNA origami nanostructures in Mg-depleted and nuclease-rich media. This method also preserves the full addressability of enzyme- and aptamer-based functionalization of DNA nanostructures.

Here, a protocol for the protection of DNA origami nanostructures in Mg-depleted and nuclease-rich media using natural cationic polysaccharide chitosan and synthetic linear polyethyleneimine (LPEI) coatings is presented.

Gentherapie inspiriert Polykation Beschichtung zum Schutz der DNA Origami Nanostrukturen

DNA origami nanostructures hold an immense potential to be used for biological and medical applications. However, low-salt conditions and nucleases in ...

Assembly of Gold Nanorods into Chiral Plasmonic Metamolecules Using DNA Origami Templates

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic nanostructures. The high spatial precision of a DNA origami-templated assembly allows controlling the coupling between plasmonic resonances of individual particles and enables tailoring optical properties of the constructed nanostructures. Recently, chiral plasmonic systems attracted a lot of attention due to the strong correlation between the spatial configuration of plasmonic assemblies and their optical responses (e.g., circular dichroism [CD]). In this protocol, we describe the whole workflow for the generation of DNA origami-based chiral assemblies of gold nanorods (AuNRs). The protocol includes a detailed description of the design principles and experimental procedures for the fabrication of DNA origami templates, the synthesis of AuNRs, and the assembly of origami-AuNR structures. In addition, the characterization of structures using transmission electron microscopy (TEM) and CD spectroscopy is included. The described protocol is not limited to chiral configurations and can be adapted for the construction of various plasmonic architectures.

We describe the detailed protocol for the DNA origami-based assembly of gold nanorods into chiral plasmonic metamolecules with strong chiroptical responses. The protocol is not limited to chiral configurations and can be easily adapted for the fabrication of various plasmonic architectures.

Montage von Gold Laptops in chiralen plasmonische Metamolecules mit DNA Origami Vorlagen

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic ...

Growth of Gold Dendritic Nanoforests on Titanium Nitride-coated Silicon Substrates

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a fluoride-assisted galvanic replacement reaction (FAGRR) is employed for the rapid and easy deposition of gold dendritic nanoforests (Au DNFs) on the TiN/Si substrates. Scanning electron microscopy (SEM) images and energy-dispersive X-ray spectroscopy patterns of TiN/Si and Au DNFs/TiN/Si samples validate that the synthesis process is accurately controlled. Under the reaction conditions in this study, the thickness of the Au DNFs increases linearly to 5.10 &#177; 0.20 &#181;m within 15 min of the reaction. Therefore, the employed synthesis procedure is a simple and rapid approach for preparing Au DNFs/TiN/Si composites.

This study presents a feasible procedure for synthesizing gold dendritic nanoforests on titanium nitride/silicon substrates. The thickness of gold dendritic nanoforests increases linearly within 15 min of a synthesis reaction.

Wachstum von Gold Dendritic Nanoforests auf Titannitus Nitrium beschichtetem Silizium-Substrat

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a ...

DNA Origami-Mediated Substrate Nanopatterning of Inorganic Structures for Sensing Applications

Structural DNA nanotechnology provides a viable route for building from the bottom-up using DNA as construction material. The most common DNA nanofabrication technique is called DNA origami, and it allows high-throughput synthesis of accurate and highly versatile structures with nanometer-level precision. Here, it is shown how the spatial information of DNA origami can be transferred to metallic nanostructures by combining the bottom-up DNA origami with the conventionally used top-down lithography approaches. This allows fabrication of billions of tiny nanostructures in one step onto selected substrates. The method is demonstrated using bowtie DNA origami to create metallic bowtie-shaped antenna structures on silicon nitride or sapphire substrates. The method relies on the selective growth of a silicon oxide layer on top of the origami deposition substrate, thus resulting in a patterning mask for following lithographic steps. These nanostructure-equipped surfaces can be further used as molecular sensors (e.g., surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS)) and in various other optical applications at the visible wavelength range owing to the small feature sizes (sub-10 nm). The technique can be extended to other materials through methodological modifications; therefore, the resulting optically active surfaces may find use in development of metamaterials and metasurfaces.

Here, we describe a protocol to create discrete and accurate inorganic nanostructures on substrates using DNA origami shapes as guiding templates. The method is demonstrated by creating plasmonic gold bowtie-shaped antennas on a transparent substrate (sapphire).

DNA Origami-vermittelte Substrat Nanomusterung von anorganischen Strukturen für Sensoranwendungen

Structural DNA nanotechnology provides a viable route for building from the bottom-up using DNA as construction material. The most common DNA ...

Preparation of Nanoparticles for ToF-SIMS and XPS Analysis

Nanoparticles have gained increasing attention in recent years due to their potential and application in different fields including medicine, cosmetics, chemistry, and their potential to enable advanced materials. To effectively understand and regulate the physico-chemical properties and potential adverse effects of nanoparticles, validated measurement procedures for the various properties of nanoparticles need to be developed. While procedures for measuring nanoparticle size and size distribution are already established, standardized methods for analysis of their surface chemistry are not yet in place, although the influence of the surface chemistry on nanoparticle properties is undisputed. In particular, storage and preparation of nanoparticles for surface analysis strongly influences the analytical results from various methods, and in order to obtain consistent results, sample preparation must be both optimized and standardized. In this contribution, we present, in detail, some standard procedures for preparing nanoparticles for surface analytics. In principle, nanoparticles can be deposited on a suitable substrate from suspension or as a powder. Silicon (Si) wafers are commonly used as substrate, however, their cleaning is critical to the process. For sample preparation from suspension, we will discuss drop-casting and spin-coating, where not only the cleanliness of the substrate and purity of the suspension but also its concentration play important roles for the success of the preparation methodology. For nanoparticles with sensitive ligand shells or coatings, deposition as powders is more suitable, although this method requires particular care in fixing the sample.

A number of different procedures for preparing nanoparticles for surface analysis are presented (drop casting, spin coating, deposition from powders, and cryofixation). We discuss the challenges, opportunities, and possible applications of each method, particularly regarding the changes in the surface properties caused by the different preparation methods.

Präparation von Nanopartikeln für die ToF-SIMS- und XPS-Analyse

Nanoparticles have gained increasing attention in recent years due to their potential and application in different fields including medicine, cosmetics, ...

Einzelmolekül-SERS-Messungen durch Origami-Nanoantennen aus plasmonischer DNA

Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering Measurements Enabled by Plasmonic DNA Origami Nanoantennas

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has the capability to detect single molecules for which high field enhancement is required. Single-molecule (SM) SERS is able to provide molecule-specific spectroscopic information about individual molecules and therefore yields more detailed chemical information than other SM detection techniques. At the same time, there is the potential to unravel information from SM measurements that remain hidden in Raman measurements of bulk material. This protocol outlines the SM SERS measurements using a DNA origami nanoantenna (DONA) in combination with atomic force microscopy (AFM) and Raman spectroscopy. A DNA origami fork structure and two gold nanoparticles are combined to form the DONAs, with a 1.2-2.0 nm gap between them. This allows an up to 1011-fold SERS signal enhancement, enabling measurements of single molecules. The protocol further demonstrates the placement of a single analyte molecule in a SERS hot spot, the process of AFM imaging, and the subsequent overlaying of Raman imaging to measure an analyte in a single DONA.

Autor im Rampenlicht: Einzelmolekül-oberflächenverstärkte Raman-Streuungsmessungen durch plasmonische DNA-Origami-Nanoantennen  

This protocol demonstrates single-molecule surface-enhanced Raman scattering (SERS) measurements using a DNA origami nanoantenna (DONA) combined with colocalized atomic force microscopy (AFM) and Raman measurements.

Einzelmolekül-oberflächenverstärkte Raman-Streuungsmessungen durch plasmonische DNA-Origami-Nanoantennen ermöglicht

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has the capability to detect single molecules for which high field enhancement is required. Single-molecule (SM) ...