Name: soft lithographic functionalization and patterning oxide-free silicon and germanium
Uploaded: 2011-12-16T12:00:00
Duration: 12 min 38 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium at JoVE.com

Queremos agradecer el apoyo financiero de la concesión del NSF CMMI-1000724.

1A. Formación de una sola capa primaria en el silicio <ol><li> Corte de obleas de silicio en sustratos de 1 cm 2, el polvo y enjuague con agua filtrada y el etanol. </li><li> Eliminar la contaminación orgánica, sumergiendo los sustratos de silicio en un recipiente de vidrio que contienen nano tira a 75 º C. Después de 15 minutos, enjuague cada sustrato con agua desionizada y filtrada. </li><li> Lugar de cada sustrato en una solución al 5% de HF (Advertencia: HF es un material extremadamente peligroso) para eliminar la capa de óxido nativo. Después de 5 minutos en seco el óxido de silicio libre de nitrógeno </li><li> Para producir un sustrato de cloro, de inmediato sumergir cada pieza libre de óxido de silicio en un vial de centelleo que contiene 2 ml de grasa saturada PCl 5 en clorobenceno. Esta solución debe ser filtrado a 0,2 micras. </li><li> Montar un condensador vial en la parte superior de cada frasco y colocarlos en una heatblock conjunto a 112 ° C durante una hora. </li><li> Después de la reacción es completa, vamos a viales enfriar y enjuagar cada surface con clorobenceno y seco bajo nitrógeno filtrado. </li><li> Para formar un sustrato propenilo termina, el lugar de cada superficie de silicio tratada con cloro en un vial de presión que contiene 4 ml de cloruro de magnesio propenilo. Coloque el vial de presión en un heatblock a 130 ° C durante 24 horas. </li><li> Tome cada vial de presión de la heatblock y dejar enfriar. </li><li> Enjuague cada superficie rápidamente con DCM y el etanol y seco bajo nitrógeno filtrado. </li></ol> 1B. Formación de una sola capa primaria de germanio <ol><li> Corte de obleas de germanio en sustratos de 1cm2, el polvo y enjuague con agua filtrada y el etanol. </li><li> Eliminar la contaminación orgánica, sumergiendo la superficie en un recipiente de vidrio que contienen acetona durante 20 minutos </li><li> Coloque cada superficie en un 10% de solución de HCl durante 15 minutos. Este proceso al mismo tiempo elimina la capa de óxido nativo y clorados en la superficie. Después de 5 minutos en seco los sustratos con nitrógeno. </li><li> Para formar un sustrato octil-terminado, place cada clorados superficie de germanio en un vial de presión que contiene 4 ml de cloruro de magnesio octilo (2 mM). Coloque el vial de presión en un heatblock a 130 ° C durante 48 horas. </li><li> Tome cada vial de presión de la heatblock y deje enfriar a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague cada superficie rápidamente con DCM y el etanol y seco bajo nitrógeno filtrado. </li></ol> 2. NHS funcionalización del sustrato en el silicio y el germanio <ol><li> Preparar un filtrado 0,1 M NHS-diazirine solución de tetracloruro de carbono. Advertencia: Mantenga la exposición a luz a un mínimo. </li><li> Pipeta unas gotas de la solución sobre la superficie de metilo terminado. Permita que la solución a extenderse por toda la superficie. </li><li> Coloque las superficies bajo una lámpara UV (☐ = 254 nm, 4400/cm2 a 0,74 pulgadas). Deje que las superficies de reaccionar a la luz ultravioleta durante 30 minutos, luego agregar más NHS-diazirine a la superficie y dejar que la reacción continúe durante otros 30 minutos. </li><li> Enjuague el NHS modificado surfaces con DCM y el etanol y seco bajo nitrógeno filtrado. </li></ol> 3. Funcionalización de moléculas pequeñas <ol><li> Reaccionar NHS modificado sustratos en 20 mM de terc-butilo carbamoil (Boc) etilendiamina solución en diclorometano (DCM) durante dos horas a temperatura ambiente. </li><li> Después de la reacción, lavar el sustrato Boc-modificado con DCM y el etanol. </li><li> Desproteger el sustrato Boc modificado con un 25% de ácido trifluoroacético (TFA) en DCM durante una hora a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague la superficie resultante con DCM, el etanol y 10% (w / v) de bicarbonato de potasio en agua y seco bajo nitrógeno filtrado. </li><li> Analizar todas las superficies por XPS para determinar la composición elemental. </li></ol> 4. Ácidos de poliuretano acrilato Stamp (PUA) Preparación <ol><li> Diluir acrilato A un 30% con B triacrilato de trimetilolpropano etoxilado para reducir la viscosidad. Añadir fotoiniciadores C y D a la mezcla de reacción (Fig.Ure 6). </li><li> Añadir sodio 2-mercaptoethanesulfonate (0,2 g, 1,22 mmol) a una solución 4N HCl en dioxano (10 ml) y se agita a temperatura ambiente durante 2 minutos. </li><li> Filtrar el cloruro de sodio por un filtro de cristal y luego a través de una membrana de 0,2 μ m jeringa filtro PTFE para proporcionar una solución clara de 2-ácido mercaptoethanesulfonic en dioxano. </li><li> Se evaporan bajo presión reducida dioxano </li><li> Reaccionar el ácido sulfónico resultante con 2 ml de la mezcla de poliuretano-acrilato prepolymeric a temperatura ambiente y luego al vacío a 50 º C. Asegúrate de liberar por completo la mezcla de burbujas de aire atrapadas. </li><li> Enfriar la solución resultante a temperatura ambiente y se polimerizan entre dos portaobjetos de vidrio o una lámina de vidrio y un maestro por la exposición a los rayos UV durante 2 horas a temperatura ambiente. </li><li> Después de la polimerización, pelar cuidadosamente el sello de la maestra y lavar el sello con etanol y agua y seque con nitroge filtradan. </li></ol> 5. Impresión de catalizador y análisis SEM / AFM <ol><li> Lugar correspondiente de poliuretano-acrilato sello en la parte superior del sustrato NHS-modificado a temperatura ambiente durante un minuto sin carga externa para mantenerlos juntos. </li><li> Después de la reacción, por separado el sello y el sustrato. </li><li> Enjuague la superficie con etanol, agua, etanol y luego seca con nitrógeno filtrado. </li><li> Enjuague el sello con el etanol, agua, etanol y luego seca con nitrógeno filtrado. </li><li> Mantenga sellos a temperatura ambiente antes de la próxima aplicación. </li><li> Analizar el patrón de producción con el modo de contacto lateral microsopy de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido (SEM) </li></ol> 6. Patrones de proteínas y microscopía de fluorescencia <ol><li> Sumerja el sustrato NHS-patrón bifuncional en lisina-N, N-diacético (20 mM) y Et3N (100 mM) en DMF: H20 (1:1) a temperatura ambiente durante 1 hora y luego enjuaga conagua y etanol. </li><li> Incubar los sustratos en 50 mM NiSO4 solución durante 5 minutos a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague los sustratos quelados con agua abundante y tampón de unión (20 NaP mM, 250 mM NaCl, 10 mM imidazol, pH 7,5) y se sumergen en una solución de filtrado GFP (~ 40 μ M) durante 1 hora a 0 ° C. </li><li> Lavar inmediatamente los sustratos con tampón de unión seguida de PBS (pH 7,4). </li><li> Mantener hidratado sustratos en PBS a 0 º C hasta que estuvieran listos para el análisis de microscopía de fluorescencia. </li></ol> 7. Patrones de proteínas y microscopía de fluorescencia <ol><li> Sumerja el sustrato NHS-patrón bifuncional en lisina-N, N-diacético (20 mM) y Et3N (100 mM) en DMF: H 2 0 (1:1) a temperatura ambiente durante 1 hora y luego enjuaga con agua y el etanol. </li><li> Incubar los sustratos en 50 mM NiSO4 solución durante 5 minutos a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague los sustratos quelados excesivamente wagua ITH y tampón de unión (20 NaP mM, 250 mM NaCl, 10 mM imidazol, pH 7,5) y se sumergen en una solución de filtrado GFP (~ 40 M) durante 1 hora a 0 ° C. </li><li> Lavar inmediatamente los sustratos con tampón de unión seguida de PBS (pH 7,4). </li><li> Mantener hidratado sustratos en PBS a 0 º C hasta que estuvieran listos para el análisis de microscopía de fluorescencia. </li></ol> 8. Los resultados representativos: Un ejemplo de soft-litográfica patrón nano catalizador se muestra en la Figura 7. El enfoque crea patrones en quimioselectiva libre de óxido de silicio y germanio, que puede ser ortogonalmente funcionalizados con diferentes productos químicos y restos biológicos. La reacción entre el sustrato NHS-functioanlized y el sello estampado catalizador conduce a la hidrólisis de los restos del SNS en las áreas de contacto de conformación, produciendo un patrón regiones bifuncional teniendo sustrato de NHS activa y libre de ácidos carboxílicos. Debido a la diffusla naturaleza de iones libres de nuestro método, conseguir una resolución similar a la de la fotolitografía. Por ejemplo, la figura 7 muestra las características 125 nm, que se reproducen de manera uniforme en la superficie de silicio sustrato. Sorprendentemente, el sello de catalizador puede ser reutilizado varias veces sin perder eficiencia. Funcionalización quimioselectiva de semiconductores con dibujos de biomoléculas abre la perspectiva de la integración de los materiales tradicionales de electrónica con sustratos biológicos altamente selectiva para aplicaciones en sensores, diagnósticos, y las áreas de análisis de la investigación. Un ejemplo de funcionalización como se muestra en la Figura 8, donde el NHS patrón de silicio se funcionalizados selectivamente con las moléculas de proteínas. Mediante la explotación de la reactividad diferencial de los ácidos carboxílicos activados y libre, en primer lugar fijado nitrilotriacético terminado ácido (NTA) enlazadores heterobifuncionales a las regiones NHS-funcionalizados, y luego se usa el resultadoNTA-con dibujos de superficie como una plantilla para la fijación selectiva de 8b hexa-histidina de etiquetado GFP. Figura muestra claramente la intensidad de fluorescencia diferencial entre GFP-modificado y se hidroliza regiones libres de ácido carboxílico. El tamaño y la forma de replicar las características son consistentes entre ambos NHS superficie modelada (Figura 8) y GFP-modificado la superficie (Figura 8b), lo que confirma la notable estabilidad de pasivado de carbono-las superficies y la selectividad del método de estampado. El protocolo no se limita a Su-etiquetados proteínas, y puede ser utilizado para otros biomoléculas como el ADN patrón y los anticuerpos. <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig1.jpg" alt="Figura 1"/> Figura 1. Esquema general que representa la impresión microcontacto catalítico <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig2.jpg" alt="Figura 2"/> Figura 2. Estructura de la bi-capa msistema olecular en Ge y el Si. Primaria monocapa alquilo formas estables Ge-C o C-Si los bonos con el sustrato y ofrece un sistema químicamente inerte y lleno de cierre que protege la superficie subyacente de la degradación. (B) sobrecapa secundaria forma enlaces estables CC con capa de protección primaria y proporciona terminales funcionales grupos <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig3.jpg" alt="Figura 3"/> Figura 3. Esquemas de reacción que representa la formación de monocapas de primaria de protección sobre el Si (A) y Ge (B) <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig4.jpg" alt="Figura 4"/> Figura 4. Funcionalización química de la monocapa de protección primaria con un donante carbeno heterobifuncionales <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig5.jpg" alt="Figura 5"/> Esquema de la figura 5. Reacción demuestra modificaciones de moléculas pequeñas de NHS-funcionalizados subsustratos y los correspondientes espectros de XPS <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig6.jpg" alt="Figura 6"/> Figura 6. Composición del catalizador pre-mezcla polimérica, condiciones de polimerización, y las imágenes de SEM de los patrones de ácido sulfónico modificada sello y el maestro correspondiente de PMMA-Si <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig7.jpg" alt="Figura 7"/> Figura 7. SEM y AFM imágenes de fricción de SAMs patrón de Si y Ge, con un sello de ácido <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig8.jpg" alt="Figura 8"/> Figura 8 Soft-litográfica patrones y funcionalización de silicio pasivado con moléculas orgánicas y biológicas a:.. La imagen SEM de la NHS patrón modificado con sustrato b:. Micrografía fluorescente GFP de sustrato modificado.

<ol>
	<li>Kumar, A., Abbott, N. L., Kim, E., Biebuyck, H. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterned+Self-Assembled+Monolayers+and+Mesoscale+Phenomena.">Patterned Self-Assembled Monolayers and Mesoscale Phenomena.</a> Accounts. Chem. Res. 28 (5), 219-226 (1995).</li><li>Kumar, A., Biebuyck, H. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterning+Self-Assembled+Monolayers:+Applications+in+Materials+Science.">Patterning Self-Assembled Monolayers: Applications in Materials Science.</a> Langmuir. 10 (5), 1498-1511 (1994).</li><li>Kumar, A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Features+of+gold+having+micrometer+to+centimeter+dimensions+can+be+formed+through+a+combination+of+stamping+with+an+elastomeric+stamp+and+an+alkanethiol+"ink"+followed+by+chemical+etching.">Features of gold having micrometer to centimeter dimensions can be formed through a combination of stamping with an elastomeric stamp and an alkanethiol "ink" followed by chemical etching.</a> Applied Physics Letters. 63 (14), 2002-2004 (1993).</li><li>Wilbur, J. L., Kumar, A., Biebuyck, H. A., Kim, E., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+printing+of+self-assembled+monolayers:+applications+in+microfabrication.">Microcontact printing of self-assembled monolayers: applications in microfabrication.</a> Nanotechnology. 7 (4), 452-457 (1996).</li><li>Wilbur, J. L., Kumar, A., Kim, E., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfabrication+by+microcontact+printing+of+self-assembled+monolayers.">Microfabrication by microcontact printing of self-assembled monolayers.</a> Advanced Materials (Weinheim, Germany). 6 (7/8), 600-604 (1994).</li><li>Ruiz, S. A., Chen, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+printing:+a+tool+to+pattern.">Microcontact printing: a tool to pattern.</a> Soft Matter. 3 (2), 168-177 (2007).</li><li>Perl, A., Reinhoudt, D. N., Huskens, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+Printing:+Limitations+and+Achievements.">Microcontact Printing: Limitations and Achievements.</a> Advanced Materials (Weinheim, Germany). 21 (22), 2257-2268 (2009).</li><li>Kumar, A., Biebuyck, H. A., Abbott, N. L., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+self-assembled+monolayers+and+a+selective+etch+to+generate+patterned+gold+features.">The use of self-assembled monolayers and a selective etch to generate patterned gold features.</a> J. Am. Chem. Soc. 114 (23), 9188-9191 (1992).</li><li>Ravoo, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+chemistry:+surface+reactions+in+nanoscale+confinement.">Microcontact chemistry: surface reactions in nanoscale confinement.</a> Journal of Materials Chemistry. 19 (47), 8902-8906 (2009).</li><li>Biebuyck, H. A., Larsen, N. B., Delamarche, E., Michel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lithography+beyond+light:+Microcontact+printing+with+monolayer+resists.">Lithography beyond light: Microcontact printing with monolayer resists.</a> Ibm. J. Res. Dev. 41 (1-2), 159-170 (1997).</li><li>Delamarche, E., Schmid, H., Bietsch, A., Larsen, N. B., Rothuizen, H., Michel, B., Biebuyck, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+Mechanisms+of+Alkanethiols+during+Microcontact+Printing+on+Gold.">Transport Mechanisms of Alkanethiols during Microcontact Printing on Gold.</a> J. Phys. Chem. B. 102 (18), 3324-3334 (1998).</li><li>Larsen, N. B., Biebuyck, H., Delamarche, E., Michel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Order+in+microcontact+printed+self-assembled+monolayers.">Order in microcontact printed self-assembled monolayers.</a> J Am Chem Soc. 119 (13), 3017-3026 (1997).</li><li>Michel, B., Bernard, A., Bietsch, A., Delamarche, E., Geissler, M., Juncker, D., Kind, H., Renault, J. P., Rothuizen, H., Schmid, H., Schmidt-Winkel, P., Stutz, R., Wolf, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printing+meets+lithography:+Soft+approaches+to+high-resolution+printing.">Printing meets lithography: Soft approaches to high-resolution printing.</a> IBM Journal of Research and Development. 45 (5), 697-719 (2001).</li><li>Libioulle, L., Bietsch, A., Schmid, H., Michel, B., Delamarche, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact-Inking+Stamps+for+Microcontact+Printing+of+Alkanethiols+on+Gold.">Contact-Inking Stamps for Microcontact Printing of Alkanethiols on Gold.</a> Langmuir. 15 (2), 300-304 (1999).</li><li>Sharpe, R. B. A., Burdinski, D., Huskens, J., Zandvliet, H. J. W., Reinhoudt, D. N., Poelsema, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spreading+of+16-Mercaptohexadecanoic+Acid+in+Microcontact+Printing.">Spreading of 16-Mercaptohexadecanoic Acid in Microcontact Printing.</a> Langmuir. 20 (20), 8646-8651 (2004).</li><li>Workman, R. K., Manne, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Transfer+and+Transport+in+Noncovalent+Microcontact+Printing.">Molecular Transfer and Transport in Noncovalent Microcontact Printing.</a> Langmuir. 20 (3), 805-815 (2004).</li><li>Li, X. -. M., Peter, M., Huskens, J., Reinhoudt, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+Microcontact+Printing+without+Ink.">Catalytic Microcontact Printing without Ink.</a> Nano Lett. 3 (10), 1449-1453 (2003).</li><li>Shestopalov, A. A., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkless+Microcontact+Printing+on+Self-Assembled+Monolayers+of+Fmoc-Protected+Aminothiols.">Inkless Microcontact Printing on Self-Assembled Monolayers of Fmoc-Protected Aminothiols.</a> J. Am. Chem. Soc. 129 (145), 13818-13819 (2007).</li><li>Shestopalov, A. A., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+Microcontact+Printing+on+Chemically+Functionalized+H-Terminated+Silicon.">Catalytic Microcontact Printing on Chemically Functionalized H-Terminated Silicon.</a> Langmuir. 26 (3), 1449-1451 (2010).</li><li>Shestopalov, A. A., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkless+Microcontact+Printing+on+SAMs+of+Boc-+and+TBS-Protected+Thiols.">Inkless Microcontact Printing on SAMs of Boc- and TBS-Protected Thiols.</a> Nano Lett. 10 (1), 43-46 (2010).</li><li>Snyder, P. W., Johannes, M. S., Vogen, B. N., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocatalytic+Microcontact+Printing.">Biocatalytic Microcontact Printing.</a> J. Org. Chem. 72 (19), 7459-7461 (2007).</li><li>Morris, C. J., Shestopalov, A. A., Gold, B. H., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterning+NHS-Terminated+SAMs+on+Germanium.">Patterning NHS-Terminated SAMs on Germanium.</a> Langmuir. 27 (10), 6486-6489 (2011).</li><li>Shestopalov, A. A., Morris, C. J., Vogen, B. N., Hoertz, A., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft-Lithographic+Approach+to+Functionalization+and+Nanopatterning+Oxide-Free+Silicon.">Soft-Lithographic Approach to Functionalization and Nanopatterning Oxide-Free Silicon.</a> Langmuir. 27 (10), 6478-6485 (2011).</li></ol>

No tenemos nada que revelar

El protocolo presentado es una forma o de impresión por microcontacto sin tinta que puede aplicarse universalmente a cualquier sustrato capaz de soportar simples y bien ordenado monocapas. En este método, un sello inmovilizada catalizador de transferencia de un patrón para una superficie de apoyo correspondientes grupos funcionales. Debido a que el proceso no se basa en la transferencia de la tinta de sello a la superficie de la limitación de resolución difusivo de μCP tradicionales y reactivos se obvia, lo que permite la fabricación de rutina de los objetos a nanoescala. La incorporación de una primaria muy ordenado sistema molecular proporciona una protección completa de los semiconductores subyacente de los daños de oxidación. Al mismo tiempo, el método es compatible con la inmovilización de los voluminosos grupos reactivos mediante la utilización de una sobrecapa reactiva secundaria, que en conjunto el sistema alcanza la protección y funcionalización. La técnica comienza con la formación de la superficie estable enlaces carbono-que permite químicamente inerte Primarmonocapa y que sirve como una barrera efectiva a la formación de óxido. Formación de una sobrecapa reactiva secundaria ofrece grupos terminales NHS funcionales que sirven como puntos de anclaje para una variedad de grupos químicos y biológicos. Esta estabilidad del sistema molecular de dos capas es posteriormente modelado utilizando nuestro enfoque μCP catalítico. El enfoque presentado en este estudio ofrece un método general para sustratos semiconductores patrón con una amplia gama de materiales orgánicos y biológicos. La capacidad para crear patrones orgánicos semiconductores interfaces sin instrumentación costoso, complejo ofrece numerosas oportunidades en campos como la electrónica, la nanotecnología, la bioquímica y la biofísica.

<table border="1"><tbody><tr><th> Nombre del reactivo </th><th> Empresa / modelo </th></tr><tr><td> XPS espectrómetro </td><td> Kratos eje ultra </td></tr><tr><td> Microscopio de fuerza atómica </td><td> Veeco D3100 </td></tr><tr><td> SEM-FEG microscopio </td><td> FEI XL30 </td></tr><tr><td> Microscopio de fluorescencia </td><td> Zeiss Axio Imager </td></tr><tr><td> Heatblock </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Bomba de vacío </td><td> Boc Edwards </td></tr><tr><td> Sistema de purificación de agua </td><td> Millipore </td></tr><tr><td> TESP sondas de silicio </td><td> Veeco </td></tr><tr><td> Silicio </td><td></td></tr><tr><td> Los viales de presión </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Vacío en el colector </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> Lámpara UV </td><td> UVP </td></tr><tr><td> Material del sello </td><td> Véanse las referencias 20 y 18 </td></tr><tr><td> PFTE filtros de jeringa </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Nano Franja </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> Clorobenceno </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> PCl5 </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Propenil Cloruro de Magnesio </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Cloruro de Magnesio octilo </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Tetracloruro de carbono </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Boc protegido etilendiamina </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> TFA </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> De sodio 2-mercaptoethanesulfonate </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> 4N una solución de HCl en dioxano </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> Lisina-N, N-diacético </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> NiSO4 </td><td> Sigma </td></tr><tr><td> NaP </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>

soft lithographic functionalization and patterning oxide-free silicon and germanium

El desarrollo de híbridos de dispositivos electrónicos se basa en gran parte de la integración de la (bio) materiales orgánicos e inorgánicos semiconductores a través de una interfaz estable que permita el transporte de electrones eficiente y protege sustratos subyacentes de la degradación oxidativa. Grupo IV semiconductores pueden ser efectivamente protegido con muy ordenada monocapas auto-ensambladas (SAMs), compuesto por simples cadenas de alquilo que actúan como barreras impermeables a las soluciones orgánicas y acuosas. Simples SAM alquilo, sin embargo, son inertes y no susceptibles a las técnicas de modelado tradicionales. La motivación para la inmovilización de los sistemas orgánicos moleculares en los semiconductores es la transmisión de una nueva funcionalidad a la superficie que puede proporcionar una función óptica, electrónica y mecánica, así como la actividad química y biológica. Impresión por microcontacto (CP μ) es una técnica suave litográfica para SAMs patrones en las superficies múltiples. 1-9 A pesar de su simpinformación y publicidad y la versatilidad, el enfoque se ha limitado a las superficies de metal noble y no ha sido bien desarrollada para la transferencia de modelo a los sustratos tecnológicos importantes, como libre de óxido de silicio y el germanio. Además, dado que esta técnica se basa en la difusión de tinta para transferir patrones de elastómero de sustrato, la resolución de la impresión tradicional, se limita esencialmente a cerca de 1 μ m. 10.16 En contraste con la impresión tradicional, patrones sin tinta CP μ se basa en una reacción específica entre una superficie inmovilizada sustrato y un catalizador de marca de ruedas. Porque la técnica no se basa en la formación por difusión SAM, se amplía significativamente la diversidad de superficies patternable. Además, la técnica sin tinta evita las limitaciones de tamaño de la característica impuesta por la difusión molecular, lo que facilita la replicación de características muy pequeñas (&lt;200 nm). 17-23 Sin embargo, hasta ahora, sin tinta μ CP se ha utilizado principalmente para modelar sistemas moleculares relativamente desordenada, que no protegen las superficies subyacentes de la degradación. En este sentido, un informe simple, fiable y de alto rendimiento método para modelar pasivado de silicio y germanio con reactivos orgánicos monocapas y demostrar funcionalización selectiva de los sustratos con dibujos de ambas moléculas pequeñas y proteínas. La técnica utiliza un preformado NHS reactiva el sistema de dos capas de óxido libre de silicio y germanio. La fracción del NHS se hidroliza en forma de patrones específicos con un ácido sulfónico modificada acrilato sello para producir patrones químicamente distintas de NHS-activa y libre de ácidos carboxílicos. Una limitación significativa a la resolución de muchas de las técnicas μ CP es el uso de material de PDMS que carece de la rigidez mecánica necesaria para la transferencia de alta fidelidad. Para paliar esta limitación se utilizó un polímero de acrilato de poliuretano, un material relativamente rígido que se puedefácilmente funcionalizadas con diferentes restos orgánicos. Nuestro enfoque de modelado completamente protege tanto de silicio y germanio a partir de la oxidación química, proporciona un control preciso sobre la forma y el tamaño de las características de modelado, y le da acceso inmediato a los patrones químicos que pueden ser discriminados más funcionalizados con moléculas orgánicas y biológicas. El enfoque es general y aplicable a otras superficies tecnológicamente relevantes.

Watch this Scientific Journal Video about Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium at JoVE.com

Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

A continuación se describe un método sencillo para modelar funcionalización libres de óxido de silicio y germanio con reactivos orgánicos monocapas y demostrar de los sustratos con dibujos de pequeñas moléculas y proteínas. El enfoque completamente protege las superficies de oxidación química, proporciona un control preciso sobre la morfología característica, y proporciona acceso rápido a los patrones discriminar químicamente.

Funcionalización suaves litográfica y Patrones libre de óxido de silicio y el germanio

The development of hybrid electronic devices relies in large part on the integration of (bio)organic materials and inorganic semiconductors through a ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

La litografía de plasma superficial Patrones de Creación de redes de telefonía

Systematic manipulation of a cell microenvironment with micro- and nanoscale resolution is often required for deciphering various cellular and molecular ...

Investigación

Bioingeniería

High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles

De alto rendimiento de síntesis de carbohidratos y funcionalización de nanopartículas polianhidrido

Transdisciplinary approaches involving areas such as material design, nanotechnology, chemistry, and immunology have to be utilized to rationally design ...

Visualization of Cortex Organization and Dynamics in Microorganisms, using Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy

La visualización de la corteza organización y dinámica de los microorganismos, con total Microscopía de fluorescencia de reflexión interna

TIRF microscopy has emerged as  a powerful imaging technology to study spatio-temporal dynamics of fluorescent molecules  in vitro and in living cells1. ...

A Versatile Method of Patterning Proteins and Cells

Un método versátil de Patterning proteínas y células

Substrate and cell patterning techniques are widely used in cell biology to study cell-to-cell and cell-to-substrate interactions. Conventional patterning ...

Soft Lithographic Procedure for Producing Plastic Microfluidic Devices with View-ports Transparent to Visible and Infrared Light

Procedimiento suave litográfica para la producción de dispositivos microfluídicos plástico con puertos de vista transparentes a luz Visible e infrarroja

Infrared (IR) spectro-microscopy of living biological samples is hampered by the absorption of water in the mid-IR range and by the lack of suitable ...

Designing Porous Silicon Films as Carriers of Nerve Growth Factor

Diseño de películas de silicio poroso como portadores de Factor de crecimiento nervioso

Despite the great potential of NGF for treating neurodegenerative diseases, its therapeutic administration represents a significant challenge as the ...

Bioinspired Soft Robot with Incorporated Microelectrodes

Robot suave bioinspirado con microelectrodos incorporados

Bioinspired soft robotic systems that mimic living organisms using engineered muscle tissue and biomaterials are revolutionizing the current biorobotics ...

Silicon Nanowires and Optical Stimulation for Investigations of Intra- and Intercellular Electrical Coupling

Nanohilos de silicio y estimulación óptica para investigaciones de acoplamiento eléctrico intra e intercelular

Myofibroblasts can spontaneously internalize silicon nanowires (SiNWs), making them an attractive target for bioelectronic applications. These ...

Simple, Affordable, and Modular Patterning of Cells using DNA

Patrones simples, asequibles y modulares de células utilizando ADN

The relative positioning of cells is a key feature of the microenvironment that organizes cell-cell interactions. To study the interactions between cells ...

Platelet-Derived Extracellular Vesicle Functionalization of Ti Implants

Funcionalización de vesículas extracelulares derivadas de plaquetas de implantes ti

Extracellular Vesicles (EVs) are biological nanovesicles that play a key role in cell communication. Their content includes active biomolecules such as ...