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DNA金属化及其相关电学特性研究

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生物与微细加工技术的结合日益成为一种新趋势，DNA分子具有热力学上的稳定性、线性的分子结构及机械刚性等优点，可以作为制备纳米线的理想模板。DNA本身的导电性较弱，通过DNA为模板的金属化，可以形成导电性好的金属纳米线和金属团簇的纳米结构，从而使其电学特性测试变得可行。因此，金属化过的DNA就可以被用来构建电路，并作为后续的金属沉积模板，在构筑生物纳米器件的领域将有广阔的应用前景。随着DNA自组装和自识别技术的进一步发展，利用计算机编程控制DNA分子组装的图形已经可以实现，利用这一技术结合DNA金属化工艺，有望实现真正意义上的DNA分子构筑的纳米器件。 本文以微细加工技术与生物技术交叉学科的结合为出发点，以衬底的选择和改进为前提，选用硅衬底代替常规的云母衬底，使后续的观察和测试变得可行。然后进行了一系列硅衬底上的DNA分子的拉伸操纵、金属化和相关电学特性的测试。在传统的LB拉伸、离心法拉伸、Parafilm疏水膜横向拉伸的基础上，开发出了Parafilm疏水膜斜向拉伸方法，在硅衬底上成功地将DNA分子拉伸开来，证明了这种方法适宜于硅衬底上的DNA分子拉伸。基于拉伸实验，我们进行了DNA的银金属化和铜金属化制备。通过IA族元素化合物的引入，减少了样品表面的不必要金属颗粒沉积。并分别进行了不同浓度下DNA银金属化和DNA铜金属化的制备，成功制备出较为连续、均一的金属银纳米线和金属铜纳米线。最后，结合微细加工工艺，在硅片上制备了小间隙电极，利用DNA分子的拉伸将DNA分子搭接在两端的电极上，然后进行DNA的金属化，利用安捷伦测试仪器检测其电学特性的变化。结果表明，DNA金属化前后电学特性显著改善，金属化后同一电压下电流显著增加，并且随着外加电压的增大，电流增加越多，这一变化可以达到一个数量级。

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