奈米生物分子電子檢
測元件研究
陳啟東 中央研究院物理所 蔡麗珠 國立台北科技大學分子科學與工程系 紀佩吟 中央研究院物理所 褚家容 中央研究院物理所 吳憲昌 中央研究院物理所 林銘洲 中央研究院物理所 劉家榮 中央研究院物理所 林宏一 國立台南大學材料科學學系當今科技發展的三大主流
奈米科技
生物科技
近兩年來研究的內容與成果
利用非均勻電場拉伸並固定單一DNA分子的研究 (Nanotechnology) 以DNA作為電子微影術中的光阻劑來製作奈米圖案 (Advanced Materials) 利用電子束於基板上產生靜電荷藉以吸附DNA分子 以製作奈米圖案(Nanotechnology) 以生物分子作為媒介,利用靜電荷固定金奈米顆 粒,以製作奈米導線,並以此製作單電子電晶體 (Advanced Functional Materials) 以金顆粒自主裝製作單電子電晶體 以SOI (Silicon-On-Insulator) 為基礎材料,製作奈 米導線場發射電晶體,以檢測生物分子 以奈米孔洞檢測個別DNA分子 以單一步驟電子微影技術製作光子晶體(Advanced Materials)
去氧核糖核酸
DNA
A: 腺嘌呤 Adenine G: 鳥糞嘌呤 Guanine T: 胸腺嘧啶 Thymine C: 胞嘧啶 Cytosin(a) (b)
(c) (d)
E-beam exposure
Application of HS-20T solution onto gold surface
A layer of HS-20T oligonucleotides
Hybridization of Hex-20A with HS-20T
10 μm 2 μm Area does μC/cm2 100 1000 10000 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 100 1000 10000 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Relative intensity 2000 4000 6000 8000 0.01 0.1 1 2000 4000 6000 8000 0.01 0.1 1
1 μm (a) 1 μm (b) Au nanopaticle (~13nm) patterns
研究內容
利用非均勻電場拉伸並固定單一DNA分子的研究 以DNA作為電子微影術中的光阻劑來製作奈米圖案 利用電子束於基板上產生靜電荷藉以吸附DNA分子 以製作奈米圖案 以生物分子作為媒介,利用靜電荷固定金奈米顆 粒,以製作奈米導線,並以此製作單電子電晶體 以金顆粒自主裝製作單電子電晶體 以SOI (Silicon-On-Insulator) 為基礎材料,製作奈 米導線場發射電晶體,以檢測生物分子 以奈米孔洞檢測個別DNA分子 以單一步驟電子微影技術製作光子晶體(b) substrate - - + ++ + + ++ + + + + + + + + + + --- - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - --- - - - - - - ++ + + + + + - - - - -
1. Electron beam induced charge trapping
2. Absorption of biotin modified oligonucleotides (20T)
3. Attachment of Au nanoparticles to form single-line pattern
Patterns of
DNA-based
Au
Patterns of DNA-based Au nanoparticles
1. One of the significant feature is capable of putting a designed particle pattern to a specific location.
2. Application for the surface plasmon resonance, nano-electronics, waveguide etc.
3. For example: by adding biotin-7T, Au, biotin-20A, and Au repeatedly we can make it into a conductive nano-wire.
單電子電晶體
(Single electron transistor- 簡稱SET)
利用量子穿隧效應來控制 與量測單電子的運動 電流為單一電子所形成, 故具低消耗功率之優點 體積小(<50nm)具高密度 組裝之優點 主要是應用庫倫阻斷 (Coulomb Blockade) 來控 制電流 Vb I
研究內容
利用非均勻電場拉伸並固定單一DNA分子的研究 以DNA作為電子微影術中的光阻劑來製作奈米圖案 利用電子束於基板上產生靜電荷藉以吸附DNA分子 以製作奈米圖案 以生物分子作為媒介,利用靜電荷固定金奈米顆 粒,以製作奈米導線,並以此製作單電子電晶體 以金顆粒自主裝製作單電子電晶體 以SOI (Silicon-On-Insulator) 為基礎材料,製作奈 米導線場發射電晶體,以檢測生物分子 以奈米孔洞檢測個別DNA分子 以單一步驟電子微影技術製作光子晶體H H Source Drain SiO 2 Si Si N Si-wire O O O O O N 1 5 T Si-wire H H H H H O O O O O Si NH2 H H Si-wire O O O O O H H Si O N Si-wire O O O O O Si-wire O O O O O 2 3 4 1 Si N Si-wire O O O O O N 1 5 T H H 1 5 A 15 C 5 0.0 0.5 1.0 1.5 400 500 600 Time (kS) R0 ( M Ω ) NW1 NW2 Buffer
研究內容
利用非均勻電場拉伸並固定單一DNA分子的研究 以DNA作為電子微影術中的光阻劑來製作奈米圖案 利用電子束於基板上產生靜電荷藉以吸附DNA分子 以製作奈米圖案 以生物分子作為媒介,利用靜電荷固定金奈米顆 粒,以製作奈米導線,並以此製作單電子電晶體 以金顆粒自主裝製作單電子電晶體 以SOI (Silicon-On-Insulator) 為基礎材料,製作奈 米導線場發射電晶體,以檢測生物分子 以奈米孔洞檢測個別DNA分子 以單一步驟電子微影技術製作光子晶體photonic crystals
photonic crystals are also known as
photonic band-gap materials