Abstrakti
Tämä väitöskirja käsittelee nanohiukkasten ja nanorakenteiden kontrollointia nanomittakaavassa DNA-origami-tekniikan sekä dielektroforeesin avulla. DNA-origami-tekniikka on DNA-nanoteknologian viimeaikaisimpia saavutuksia, jossa DNA:a käytetään geneettisen informaation säilömisen sijaan rakennusmateriaalina. Tässä väitöskirjassa DNA-rakenteita käytetään etenkin erilaisten nanopartikkelien kiinnittämiseen ja asemoimiseen. Ensimmäisenä DNA-origamien sovellutuskohteena osoitamme menetelmän yksiseinäisten hiilinanoputkien kontrolloituun asemoimiseen. Osoitamme lähestymistavan tehokkuuden muun muassa rakentamalla ristiliitoksen kahdesta yksiseinäisestä hiilinanoputkesta - rakenteen, jota voi käyttää hiilinanoputkitransistorina. Vastaavanlaisia rakenteita on erittäin vaikea tuottaa kontrolloidusti perinteisillä menetelmillä, mikä on ollut yksi este hiilinanoputkiin perustuvien laitteiden kaupallistamisessa.
Hiilinanoputkien asemoinnin lisäksi sovellamme DNA-origami-tekniikkaa antennirakenteen kokoamiseen hopeananohiukkasista. Todistamme rakenteiden syntymisen atomivoima- sekä läpäisyelektronimikroskoopin avulla. Varmennamme tuloksemme myös geelielektroforeesin avulla. Yhtenä antennirakenteemme sovellutuksena voi olla DNA-anturi; tutkimme myös rakenteemme soveltuvuutta kyseiseen tarkoitukseen numeeristen simulaatioiden avulla. Viimeisenä DNA-origami-tekniikkaan liittyvänä tutkimuksena osoitamme, kuinka DNA-rakennetta itseään voidaan kontrolloida dendronien sekä ulkoisten signaalien avulla. Osoitamme atomivoimamikroskooppi-, geelielektroforeesi- sekä dynaamisten valonsirontakokeiden avulla pystyvämme tehokkaasti kontrolloimaan DNA-rakenteiden muodostumisen. Kontrollisignaalit määräytyvät käytettyjen dendronirakenteiden mukaan. Kokeissamme kontrollisignaaleja ovat ultraviolettivalo sekä mieto redusoiva aine dithiothretoil.
Dielektroforeesi on elektromekaaninen menetelmä, jonka avulla voi kontrolloida mikro- sekä nanokokoluokan hiukkasia sähkökenttien gradienttien avulla. Käytämme metodia uuden nanopainamismenetelmän kehittämiseen. Menetelmän pääkomponentti on leimasin, johon kuvioimme nanoelektrodit. Käytämme näitä elektrodeja muodostamaan haluttuja kuvioita nanohiukkasista sähkökenttien gradienttien avulla. Lopulta siirrämme kyseisen kuvion halutulle alustalle mekaanisen painamisen avulla. Nanopainamismenetelmän lisäksi käytämme dielektroforeesia muodostaaksemme nanohiukkasketjuja kultananohiukkasista mikro- sekä nanoelektrodien avulla. Teemme myös impedanssimittauksia kyseisillä ketjuilla anturisovellutusta varten.
Julkaisun otsikon käännös | Nanoscale Assembly Using DNA and Electromagnetic Fields |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-5320-2 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-5321-9 |
Tila | Julkaistu - 2013 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- DNA-nanoteknologia
- DNA origami
- elektromekaniikka
- nano-optiikka