이 프로토콜은 상향식 기반 DNA 종이 접기 기술과 하향식 나노 제조 방법을 결합하여 무기 나노 구조와 다른 기판에 대한 하위 10 나노미터 피처 크기를 병렬로 제조할 수 있습니다. 이 기술은 고가의 패터닝 방법 없이 거의 모든 모양에서 한 번에 수십억 개의 정확한 나노 구조를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 이 방법은 표면 강화 라만 분광법과 같은 감지 응용 분야에서 활용될 뿐만 아니라 새로운 광학 메타표면을 생성할 수 있습니다.
이 프로토콜은 다소 간단하지만, 더 많은 징계 제조 기술이 필요하므로 다양한 배경을 가진 연구들에게 시각적 데모가 유용 할 것입니다. 페테리 피스쿠넨과 함께 절차를 시연하는 것은 우리 실험실의 또 다른 졸업생인 소피아 줄린이 될 것입니다. 스테이플 가닥의 주식을 만들기 위해, 나비 넥타이 구조에 필요한 모든 올리고 뉴클레오티드의 동일한 양을 혼합하고 200 마이크로 리터 PCR 튜브에 2.5 X 접이식 버퍼의 40 마이크로 리터와 M13 MP18 스캐폴드 가닥의 20 마이크로 리터를 혼합.
그런 다음 테이블에 설명된 대로 온도 순환기에서 반응 혼합물을 90에서 27도까지 음침합니다. 기판을 준비하려면 사파이어 웨이퍼에서 52도 아세톤의 유리 용기에 잘라낸 칩 7x 7mm 칩을 최소 15분 간 담그고 칩을 이소프로파놀 유리 용기로 2분간 초음파 처리합니다. 초음파 처리의 끝에서, 핀셋을 사용하여 이소프로판올에서 칩을 제거하고 흐름의 방향과 평행한 칩 표면으로 가능한 가장 높은 흐름에서 질소로 칩을 즉시 건조시다.
무정형 실리콘 층의 플라즈마 강화 화학 증기 증착을 위해, 말린 칩을 플라즈마 강화 화학 증기 증착 기구에 넣고 계측기 모델 및 교정에 따른 증착 파라미터를 설정하여 약 50나노미터의 비정질 실리콘을 성장시킵니다. 비정질 실리콘 층의 산소 플라즈마 처리를 위해, 반응성 이온 에칭 기기에 칩을 배치하고 기기 모델 및 교정에 따라 산소 플라즈마를 생성하기 위해 에칭 파라미터를 설정합니다. 그런 다음 산소 플라즈마 치료 프로그램을 실행합니다.
산소 플라즈마 처리후 30분 이내에 접힌 정제된 DNA 종이 접기 용액 5개와 접이식 완충제 4개 마이크로리터, 염화 마그네슘 1개마이크로리터 1개를 혼합합니다. DNA 종이 접기 혼합물 10 마이크로리터를 각 산소 플라즈마 처리 칩에 보관하고 실온에서 5 분 동안 인큐베이션을 위해 칩을 덮습니다. 인큐베이션이 끝나면 칩 표면을 증류수 100마이크로리터로 씻어 내고 파이펫으로 물을 앞뒤로 헹구면서 칩의 중심을 만지는 것을 피하십시오.
방금 시연한 대로 2~3회 더 재화한 후 질소 흐름으로 칩을 즉시 건조시하십시오. 실리콘 이산화용 마스크를 재배하려면 실리카 젤 100그램과 증류수 30밀리리터를 섞습니다. 실리카 젤 혼합물을 건조기에 넣고 천포판으로 젤을 분리합니다.
24 시간 후, 건조기의 천공 플랫폼에 흡착 DNA 종이 접기를 가진 칩을 배치하고 칩의 한쪽에 테트라에틸 orthosilicate의 10 밀리리터를 포함하는 바이알과 칩의 다른 쪽에 25 %의 암모늄 수산화10 밀리리터를 포함하는 유리병을 배치합니다. 그런 다음 실온에서 20 시간 배양 챔버를 밀봉하십시오. 인큐베이션의 끝에서, 실리콘 이산화필름은 DNA 종이 접기 구조없이 영역에 형성되어 DNA 종이 접기 모양의 구멍을 가진 10 ~ 20 나노 미터 패턴 마스크를 만듭니다.
이산화규소의 반응성 이온 에칭을 위해 칩을 반응성 이온 에칭 기기에 넣고 에칭 파라미터를 이산화실리콘의 2~5기미터만 에칭하여 실리콘 이산화수마스크의 구멍 아래에 있는 비정질 실리콘 층을 드러낸다. 올바른 매개 변수는 장비 유형 및 특정 설정에 따라 달라지므로 모든 에칭 매개 변수는 선택한 계측에 최적화되어야 합니다. 일부 반복이 필요할 수 있습니다.
이산화 질소 이산화 혈장 에칭 프로그램을 실행 한 후, 50 나노 미터 무정형 실리콘 층을 관통하는 에칭 파라미터를 설정합니다. 그런 다음 등위성 실리콘 플라스엠 에칭 프로그램을 실행합니다. 물리적 증기 증착의 경우, 물리적 증기 증착 기기의 증발 챔버에 칩을 적재하고 접착제 표적 금속을 선택합니다.
대상 재료 및 두께에 대한 두께 제어 프로그램을 설정하고 전자 빔을 시작하여 빔을 대상에 정렬하고 초당 0.05 나노미터의 증착 속도에 도달할 때까지 빔 전류를 증가시다. 그런 다음 두 나노미터의 최종 두께가 도달 할 때까지 증발합니다. 증발의 끝에서, 챔버를 배출하거나 공정을 중단하지 않고 두 번째 대상 금속을 선택하고 두께를 설정합니다.
전자 빔을 초당 0.05 나노미터의 증착 속도가 달성될 때까지 대상에 정렬한 후 20나노미터 두께가 증발합니다. DNA 종이 접기 모양의 금속 구조는 22 나노미터의 총 높이와 이산화 실리콘 마스크 구멍을 통해 생성됩니다. 챔버를 배출 한 후 샘플을 제거합니다.
하이드로플루오산 리프트오프의 경우, 수력불산 기반 에탕트에 샘플을 담그고 플라스틱 핀셋을 사용하여 샘플을 부드럽게 저어줍니다. 실리콘 이산화기 층이 완전히 에칭하고 금속 층이 이중 증류수와 이소프로판올로 샘플을 헹구기 전에 분리될 때까지 기다립니다. 그런 다음 입증된 대로 질소 흐름으로 샘플을 건조시.
나머지 비정질 실리콘의 반응성 이온 에칭의 경우, 칩을 반응성 이온 에칭 기기에 넣고 무정형 실리콘의 모든 50 나노미터를 제거하여 에칭 파라미터를 설정합니다. 남은 비정질 실리콘을 제거하기 위해 아이소트로픽 무정형 실리콘 플라즈마 에칭 프로그램을 실행합니다. 그런 다음 반응형 이온 에칭 장비에서 샘플을 제거하고 덮여 있는 용기에 보관합니다.
아가로즈 겔 전기포고및 원자력 현미경 검사는 DNA 종이 접기 접기 및 폴리에틸렌 글리콜 정제의 품질을 분석하는 데 사용될 수 있다. 여기서, 실리콘 이산화마스크 성장 후 대표적인 원자력 현미경 이미지가 나타난다. 이러한 심상에서는 최종 금속 나노 구조의 전자 현미경 검사를 관찰할 수 있습니다.
이러한 그래프에서, 나비 넥타이 DNA 종이 접개에 의해 서식된 금속 나노 구조의 광학 기능을 분석하였다. 실리콘 이산화질소 마스크 의 성장은 공정에 매우 중요하며 TEOS의 습도 및 반응성에 다소 민감합니다. 따라서 이러한 매개 변수는 재현성을 위해 신중하게 제어되어야 합니다.
DNA 종이 접기 기술이 고도로 정렬된 DNA 패턴과 더 결합되면 가시 파장 범위에서 메타 물질 및 표면을 제조할 수 있는 길을 열 수 있습니다.
