Разработка способов фиксации ДНК на различных поверхностях и исследование свойств сформированных структур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат наук Соколов, Петр Александрович

• Соколов, Петр Александрович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Соколов, Петр Александрович

Оглавление

Введение

ГЛАВА 1

1.1. Сопряжение ДНК с твердотельной электроникой

1.1.1. Подготовка поверхности кремния

1.1.2. Взаимодействие протравленной поверхности кремния с компонентами раствора

1.1.3. Поверхностные электронные состояния монокристаллов кремния

1.1.4. Исследования электронных свойств интерфейса ДНК-кремний с помощью контактов металл-полупроводник

1.2. Соединения фенантролина и их свойства

1.2.1. Противоопухолевая активность фенантролиновых соединений

1.2.2. Хемосенсоры на основе фенантролина

1.2.3. Потенциальное применение соединений фенантролина

1.2.4. Взаимодействие фенантролиновых соединений с различными поверхностями

1.3. Иммобилизация ДНК на различных поверхностях

1.3.1. Иммобилизация ДНК на подложке из кремния в присутствии ионов магния

1.3.2. Фиксация ДНК на поверхность слюды

1.3.3. Ориентация ДНК на поверхности подложки

1.3.4. Фиксация ДНК на поверхность золота

ГЛАВА 2

2.1. Материалы

2.2. Методика фиксации ДНК на подложки

2.3. Создание диодов Шоттки

2.4. Метод поверхностного плазмонного резонанса

2.5. Метод атомной силовой микроскопии

2.6. Исследование электрофизических свойств интерфейса ДНК-кремний

2.6.1. Обоснование методики эксперимента

2.6.2. Идеальный шоттки-контакт

2.6.3. Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки

2.6.4. Вольт-фарадная характеристика барьера Шоттки

2.7. Вискозиметрия

2.8. Программное обеспечение

ГЛАВА з

3.1. Светоуправляемая фиксация ДНК на поверхность кремния

3.2. Исследование электрофизических свойств интерфейса ДНК-кремний

3.2.1. Результаты измерений вольт-амперных характеристик (ВАХ)

3.2.2. Результаты измерений вольт-фарадных характеристики (ВФХ)

3.3. Фиксация ДНК при помощи серосодержащего производного фенантролина

3.3.1. Фиксация на золотую поверхность

3.3.2. Фиксация на поверхность слюды

3.3.3. Фиксация на поверхность кремния

3.3.4. Взаимодействие соединения фенантролина с молекулой ДНК в растворе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка способов фиксации ДНК на различных поверхностях и исследование свойств сформированных структур»

Введение

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.

Уменьшение размеров электрических схем до нанометрового масштаба ставит перед исследователями задачу по поиску новых способов создания их различных элементов. В частности, для производства миниатюрных контактов некоторое время назад было предложено использовать ДНК [1, 2]. Благодаря способности этой макромолекулы к самоорганизации, стало возможным создавать наноструктуры с заранее определенной геометрией и разрешением до 6 нм, которые можно использовать как составные части электрических наносхем [3]. Исследование проводимости ДНК проводится достаточно широко [4], хотя в этом вопросе остается еще много неясного. Возможность сопряжения ДНК с твердотельной электроникой позволяет создавать различные полупроводниковые устройства, в том числе биодатчики [5-7]. Перспектива использования ДНК для нужд твердотельной электроники при создании электрических схем и биосенсоров требует более тщательного изучения вопросов фиксации макромолекулы на поверхность кремния, который является основой современных электрических микросхем. В частности, необходимо найти способы размещения ДНК в определенном месте наносхемы [8] и установить условия, при которых полимер образует различные упорядоченные структуры на поверхности полупроводника.

Одной из важных задач является изучение влияния заряженной молекулы ДНК при ее фиксации на электрические свойства приповерхностной области полупроводниковой подложки [9, ю]. Это позволит создавать воспроизводимые элементы схем, а также управлять их электрическими свойствами. Собственный заряд биополимера и захват носителей из полупроводника на поверхностные состояния, обусловленные присутствием молекулы, будут менять потенциал поверхности полупроводника, что приведёт к изменению проводимости приповерхностного слоя кристалла кремния. Это может повлечь за собой нарушение работы электронных компонентов (транзисторов и диодов), которые были включены в схему посредством ДНК. С другой сторон, с помощью изменения заряда молекулы, являющейся соединительным проводником, может быть осуществлено управление режимом работы

активных компонентов схемы. В связи с этим возникает задача исследований как электронных свойств собственно молекулы, зафиксированной на поверхности, так и свойств интерфейса структуры ДНК-кремний.

Зондовая микроскопия дает возможность визуализации и изучения конформации, механических и электрических свойств, упругости [н, 12], проводимости [4] отдельных молекул ДНК и ее комплексов с разными лигандами. В связи с этим актуален вопрос о степени возмущения, которое претерпевает макромолекула в процессе иммобилизации на поверхности при проведении измерений [13]. Ответ на данный вопрос позволит экстраполировать данные эксперимента на случай невозмущенной конформации макромолекулы в растворе, что имеет особое значение для биофизических исследований. Поиск способа фиксации, при котором биологический полимер испытывает минимальные возмущения, является важной задачей зондовой микроскопии.

С развитием в последние годы метода поверхностного плазмонного резонанса (ППР) применительно к исследованию взаимодействия ДНК с белками [14, 15] и различными лигандами [16, 17] возникла потребность в простом и надежном способе подготовки чипов, содержащих на золотой поверхности ДНК. Зафиксировать ДНК на золотой поверхности было предложено с помощью и-меркаптоундекановой кислоты в присутствии двухвалентных ионов [18], которые, однако, затрудняют интерпретацию данных об интеркаляции [19]. Альтернативный способ - фиксация путем химической модификации олигонуклеотидов различными группами [20]. Вместе с тем, такой способ не годится для решения целого ряда задач. Кроме того, это удорожает и усложняет эксперимент, в то время как методы фиксации высокомолекулярной ДНК на золотую поверхность практически не развиты. Похожие затруднения возникают при создании биочипов [21, 22] и подготовке образцов ДНК для микроскопии на поверхности слюды, стекла, кремния [23]. При этом исследования позволили бы осознанно подойти к созданию и проектированию новых биосенсоров [24, 25] и управляемых супрамолекулярных структур на основе ДНК-оригами [26, 27] в будущем.

Сказанное выше свидетельствует об актуальности проведенных в работе исследований и практической значимости полученных результатов.

Цели и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка новых способов фиксации высокомолекулярной ДНК на поверхности слюды, кремния и золота, а также изучение сформированных на подложке структур.

В диссертации решаются следующие задачи:

1. Подбор оптимального способа фиксации ДНК на поверхности кремния для дальнейшей металлизации.

2. Осуществление металлизации зафиксированных молекул ДНК на слюде, стекле, кремнии.

3. Изучение электрофизических свойств интерфейса ДНК-кремний (вольт-амперные и амплитудно-частотные характеристики).

4. Рассмотрение взаимодействия ДНК с серосодержащим производным фенантролина.

5. Исследование процесса адсорбции серосодержащего производного фенантролина на поверхность золота, кремния, слюды и стекла.

6. Разработка способа фиксации молекул ДНК на модифицированные серосодержащим производным фенантролина поверхности золота, кремния, слюды и стекла.

7. Подобор условий для исследования формируемых систем методом плазмонного резонанса.

8. Сравнительный анализ различных способов фиксации ДНК на поверхности.

Научная новизна. В работе впервые предложены способы фиксации ДНК на поверхность кремния в зависимости от облучения. Впервые показана возможность формирования протяженных упорядоченных фибрилл ДНК на поверхности кремния и проведена их металлизация. Впервые проведена оценка плотности поверхностных состояний кремния после фиксации ДНК. Предложен новый способ размещения на поверхности золота, кремния, слюды серосодержащего производного фенантролина, обеспечивающий последующую фиксацию ДНК на модифицированные поверхности.

Положения, выносимые на защиту:

• Характер фиксации ДНК из раствора на поверхность кремния в присутствии ионов магния зависит от облучения образца.

• Участие ДНК в формировании интерфейса Аи-кремний существенно изменяет его электрофизические свойства.

• Качество металлизации ДНК на подложке зависит от свойств сформированных биополимером структур.

• Адсорбционные свойства фенантролина на поверхности золота, кремния, слюды могут быть значительно улучшены путем введения серосодержащей группы.

• Модифицированные серосодержащим фенантролином поверхности слюды, золота и кремния способны фиксировать ДНК.

Степень достоверности и апробацию результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается согласованностью данных, полученных различными методами и воспроизводимостью результатов.

Результаты работы были доложены на всероссийских и международных конференциях:

• X International Conference on "Nanostructured Materials", 2011.

• 11th Intematioal Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures, 2009.

• 17th IUPAB International Biophysics Congress, 2013.

• The 8-th International Symposium "Molecular Order and Mobility in Polymer Systems", 2014.

• 6 Всероссийская Каргинская конференция «Полимеры — 2014», 2014.

Основные результаты диссертации опубликованы в статьях:

• N.V. Bazlov, O.F. Vyvenko, Р.А. Sokolov, NA. Kas'yanenko, Yu V. Petrov Charge-controlled fixation of DNA molecules on silicon surface and electro-physical properties of Au-DNA-Si interface // Applied Surface Science. 2013. Volume 267. PP. 224-228.

• V. N. Demidov, N. A. Kas'yanenko, V. S. Antonov, I. L. Volkov, P. A. Sokolov, Т. B. Pakhomova, S. A. Simanova Reaction with DNA and pharmacologic activity of 1,10-phenanthroline and electron-rich l,io-phenanthrocyanine complexes of d-elements // Russian Journal of General Chemistry. 2012. Volume 82, Issue 3. PP. 602-620.

• P. A. Sokolov, N. V. Bazlov, A. O.Puchkova, O. F. Vyvenko, and N.A. Kasyanenko DNA Immobilization on n-Type Silicon Surface and Electrophysical Properties of Au/DNA/ (n-Si) Structures // Protection of metals and physical chemistry of surfaces. 2011. Volume 47. Issue 5. PP. 566-571.

• Puchkova А. О., Sokolov P. A., Kasyanenko N. A. Metallization of DNA on the surface // Journal of Structural Chemistry. 2011. Volume 52. Issue 6. PP. 1195-1201.

• Puchkova A. O., Sokolov P. A., Petrov. Y. V., Kasyanenko N. A. Metallization of DNA on silicon surface // Journal of Nanoparticle Research. 2011. Volume 13. Issue 9. PP.

3633-3641-

• Пучкова А. О., Соколов П. А., Лопатько К. Г., Касьяненко Н. А. Фиксация ДНК на поверхности кремния для создания матрицы при формировании нанопроволок // Труды МФТИ. 2011. Том 3. № 2. стр. 43-47-

ГЛАВА i

1.1. Сопряжение ДНК с твердотельной электроникой

1.1.1. Подготовка поверхности кремния

Перед использованием кремния в качестве подложки для зондовой микроскопии или электроники его поверхность необходимо очистить, чтобы убрать как образовавшийся в процессе хранения оксид кремния, так и адсорбировавшиеся из окружающей среды соединения. Таким образом можно исключить появление артефактов. В работе [28] описан процесс травления кремния в плавиковой кислоте. Контроль поверхности проводили с помощью методов фотоэлектронной спектроскопии и дифракции электронов низкой энергии (LEED). Авторы использовали пластины кремния р- и n-типа проводимости с ориентаций (юо), (111) и (211). Сопротивление образцов варьировалось от 0.005 до 35 Ом-см. В работе отмечается, что после травления проводить сушку образцов не требуется, так как их поверхность становится абсолютно гидрофобной. Независимо от конкретных условий травления в HF и типа образцов, формируется Н-терминированная поверхность. Как видно из рис. 1.1.1, после травления образцов с естественным слоем окисла образуется Н-терминированная поверхность с примесями углерода, фтора и кислорода. Авторы отмечают, что фтор быстро замещается на ОН-группу, последующие превращения которой приводят к образованию оксида. Количество кислорода можно уменьшить, если использовать смесь плавиковой кислоты с этанолом. С течением времени при выдержке на воздухе или в воде, как следует из рис. 1.1.2, поверхность окисляется до нескольких монослоев оксида кремния. При окислении в воде также образуется слой субоксида, которой впоследствии переходит непосредственно в оксид.

Etas csrcentraiicn •% H FI

Рис. l.i.i. Изменение уровня загрязнения подложки кислородом, углеродом и фтором от концентрации HF [28].

£*рй$иг« •:»>) Рис. 1.1.2. Увеличение толщины оксида от времени выдержки протравленной поверхности на воздухе и в бидистиллированной воде [28].

Авторы работы [29] предлагают новый способ измерения концентрации силанольных групп (Si-OH) на поверхности кремния при помощи вещества tridecafluoro-i,i,2,2,-tetrahydrooctyl dimethylchlorosilane (FOCS), растворенного в хлороформе. Этим соединением обрабатывали образцы перед проведением рентгеноструктурного анализа, при помощи которого определяли концентрацию фтора на поверхности, которая, по мнению авторов, пропорциональна концентрации Si-OH (рис. 1.1.3).

3-20 1*

9£ «

0

1 ю

с

й>

О с

С о

о и

и- о

Рис. 1.1.3. Концентрация фтора на соответствующих подложках кремния, содержащих Н, Н/ОН и ОН группы на поверхности [29].

Для приготовления Н-терминированной поверхности пластинки кремния с ориентацией (юо) были протравлены в 0.5% водном растворе HF. В дальнейшем эти образцы использовали для создания Н/ОН-терминированной поверхности путем непродолжительной выдержки в воде и ОН-терминированной поверхности при травлении в H2S04:H202 (1:4)» ПРИ этом обеспечивается высокая степень окисления. Надо отметить, что авторы [29] не приводят данных о температуре, при которой осуществляли подготовку поверхности. Так, например, в работе [30] показано, что при температуре выше 200° С происходит полное замещение ОН групп на используемый в работе реагент (характерное время замещения порядка 20 минут).

На реактивность поверхности кремния можно влиять светом подходящей длины волны. Авторы работы [31] использовали образцы кремния n-типа проводимости с ориентацией (т) и сопротивлением порядка 30 Ом-см. Подложки были предварительно очищены и протравлены в течение 15 минут в 40% NH4F для получения Н-терминированной поверхности. Образцы облучали светом с длиной волны 8оо нм. Измерение скорости роста оксида проводили при помощи метода генерации второй гармоники - Second harmonic generation-RA (RA-SHG). Было показано (рис. 1.1.4), что скорость окисления изменялась на порядок при облучении. Авторы отмечают, что в воде оксид растёт быстрее, чем на воздухе. В работе предполагается, что изменение скорости роста оксида связано с генерацией светом электрон-дырочных пар. Под действием поля в ОПЗ электроны попадают на поверхность полупроводника, где реагируют с кислородом или водой, катализируя рост оксида.

Рис. 1.1.4. Зависимость начальной скорости окисления от освещения (в количестве фотонов на квадратный сантиметр в сек) [31].

В работе [32] использовали кремний п-типа проводимости с ориентацией (111) и (юо) с сопротивлением от 1 до ю Ом-см. Изначально образцы были очищены в 30% Н202:Н2804 (1:2) в течение 15 минут при температуре 8о °С, потом промыты водой и помещены во взвешенный в аргоне 40% раствор ЫН4Р на 15 минут, после чего снова промыты. Измерения при облучении образцов различными длинами волн проводили методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. По приведенным в работе графикам (рис. 1.1.5) нельзя сделать вывод о степени окисления образцов в темноте без облучения. Результат свидетельствует только о том, что некоторое количество кислорода присутствует на поверхности. Найденный максимум степени окисления при использовании облучении с длиной волны 250 нм во влажном и сухом воздухе авторы связывают с двухэтапным процессом окисления поверхности кристалла. На первом этапе за счёт энергии фотонов связь БьН дестабилизируется или разрушается, что приводит к реакции атомов кремния с кислородом. Второй этап соответствует росту на этой части поверхности оксида за счет поступления неравновесных носителей заряда из объема полупроводника.

НшпМ.ИШ)) Огу.ШХП Нитн1.1111) ОгулИН Лт|)к'п1. ОгичпаШт

аНитМлНКН ИОгу, (100) О Нитн1, < П I) □ Drv.ll ¡И

2.5

2 С

1.5 |

ж-м

1 г

0.5 о

Рис 1.1.5. Светоиндуцированное окисление поверхности, выраженное в отношении 0(18)/8К2р) для Нх-8Кюо) и Н-8Цт)(1Х1). Энергия падающего света составляла 2КЛ. Опыт проводили при разных длинах волн при сухом и влажном воздухе [32].

1.1.2. Взаимодействие протравленной поверхности кремния с

компонентами раствора

В литературе присутствуют данные о взаимодействии поверхности кремния с различными соединениями. Нас интересуют, в первую очередь, MgCl2, NaCl, НС1, ДНК, Н20, используемые в настоящей работе.

В работе [33] было исследовано взаимодействие поверхности кремния с водой. Еще раз подчеркнем, что без специальной обработки поверхность кремния, покрытая слоем окисла, проявляет гидрофильные свойства. После травления в HF и терминирования поверхности водородом поверхность становится гидрофобной. Последующее окисление приводит к появлению на поверхности кислорода, что переводит ее в гидрофильное состояние, способствующее взаимодействию поверхности с водой. При помощи метода FTIR- спектроскопии ("frustrated" total internal reflection) было показано, что вблизи поверхности кремния вода организуется в структуру, сходную со структурой льда, которая разрушается по мере удаления от поверхности. Таким образом, вода координируется поверхностью кремния.

Авторы работы [34] провели опыты по определению степени загрязнения натрием поверхности кристалла кремния и поиску способов ее очистки. Использовали р-тип кремния с ориентацией (юо), поверхность которого была покрыта окислом после травления в H202:H2S04. В работе показано, что в присутствии калия или смеси калия и алюминия (а также при повышении температуры с 20 до 8о° С) сорбция натрия из раствора на поверхность понижается на порядок. Также было установлено, что концентрация натрия на поверхности выходит на стационарный уровень через 5 секунд после начала экспозиции. Наличие в растворе 0.01% НС1 приводит к значительному снижению сорбции натрия (рис. 1.1.6), а выдержка поверхности с сорбированным натрием в 0.01% НС1 приводит к снижению его концентрации на порядок.

ЗоМоя еопсежткт (ррЬ)

Рис. 1.1.6 а. Сорбция натрия при выдержке подложки в водном растворе и в растворе, содержащем 0.01% НС1 [34].

♦ 100ррЬ SOppb

-* Snob

О 5 10 15 20 25 30

Dip time (sj

Рис. 1.1.6 б Влияние времени погружения подложки в воду на сорбцию натрия на подложку [34].

Методом компьютерного моделирования [35] было показано, что ЫаС1 может взаимодействовать с кремнием с образованием структуры, представленной на рис. 1.1.7.

С1

Рис. 1.1.7. Адсорбция NaCl на Si4H9 [35].

Авторы работы [36] изучали взаимодействие Н-терминированной поверхности кремния n-типа с ориентацией (ill) и сопротивлением 500 и 10-15 Ом-см с кислотами типа НХ, где Х= С1, Вг, или I. Используемые вещества были взвешены в естественной атмосфере. Перед проведением измерений была проведена чистка поверхности по методике RCA [37] с последующей обработкой в 5% HF, а затем 40% NH4F в течение 5 и 1 минуты соответственно для получения Н-терминированной поверхности. При помощи FTIR и рентгеновской спектроскопии было показано, что присутствие таких оксидантов, как кислород, способствует замене водорода в группе Si-H на X. Без оксидантов связь Si-H практически не разрушалась, и ее концентрация на поверхности за ю минут падала лишь на 6%. Возможно, подобные реакции может катализировать и ДНК. Авторы работы отмечают также, что промывание водой исследуемых образцов после реакции с НС1 приводит к замещению хлора на ОН-группу. Подобные данные по

взаимодействию кремния с НС1 можно найти и в работе [38].

В работе [39] представлены результаты исследования взаимодействия ДНК с кристаллическим кварцем (min-U-sil 5 a-quartz) чистотой свыше 99%, представляющим собой частицы от 0.5 до 3 мкм, растворенные в буфере. На основе данных FTIS (FourierTransform Infrared Spectroscopy) была предложена модель их взаимодействия. Модель предполагает, что молекула ДНК связывается с силанольными группами на поверхности кварца путем образования водородной связи (Рис. 1.1.8). Эти данные требуют уточнения. До настоящего времени они не подтверждены.

($sSI—ОН)-

0

1

0=Р-0" I

0

1

CHL

base

\

а

А

Рис 1.1.8. Возможная модель связывания ДНК с силанольными группами на

поверхности кремния [39].

Остановимся на рассмотрении роли магния в процессе фиксации ДНК. Ранее методами дифракции рентгеновских лучей, ЯМР и рамановской спектроскопии было показано, что гидратированные ионы магния в водном растворе представляют собой октаэдрические комплексы с шестью молекулами воды [40].

Взаимодействие водного раствора хлорида магния с окисленной поверхностью кремния изучалось в работе [41]. Использовали кремний р-типа проводимости, очищенный в смеси H20-H202-NH40H (5:1:1) при 8о°С. Для повышения концентрации гидрокеильных групп на поверхности кристалла образцы были обработаны в кипящей воде. Водный 0.05 М раствор MgCl2-6H20 (рН=6) наносили на подложки методом «spin-coating method», после чего был проведен XPS анализ (Х-ray Photoelectron Spectroscopy). Измерения показали, что на отрицательно заряженной за счёт гидрокеильных групп поверхности оксида кремния присутствуют положительно заряженные комплексы магния (MgCl)+ и [MgCl(H20)m]+.

В работе [42] была предложена модель взаимодействия гидратированного иона

магния с молекулой ДНК. В процессе связывания в результате электростатического притяжения происходит образование водородной связи между молекулой воды из гидратной сферы иона и атомом кислорода фосфатной группы, рис. 1.1.9. Комплексы ионов магния с фосфатными группами ДНК, образованные без промежуточной молекулы воды, составляют не более 6%.

Рис. 1.1.9. Связывание гидратированного иона магния с фосфатными группами ДНК с участием молекул воды (А, С) и с образованием солевой связи (В) [42].

Авторы работы [43] провели исследование по фиксации ДНК на поверхность кремния р-типа проводимости с ориентацией (ill) в присутствии ионов магния. В эксперименте использовали окисленную до диоксида кремния и неокисленную (Н-терминированную) поверхность. Слой Si02 толщиной около 50 нм был получен отжигом образца кремния в среде кислорода при температуре 8оо°С. Другая часть образца, подвергшегося термическому окислению, была обработана методом активного ионного травления (reactive ion etching) и выдержана затем в 3% растворе HF для получения Н-терминированной поверхности. Для приготовления образцов авторы использовали растворы poly(dG-dC)-poly(dG-dC) с длиной фрагментов около боо пар оснований (около 200 нм); концентрация MgCl2 в зависимости от условий эксперимента составляла 0.1 мМ, 1.0 мМ или 5.0 мМ. Капля приготовленного раствора наносилась на образец и через 1, 5 или ю минут в зависимости от условий опыта сдувалась с него. Таким образом, промывка образца водой после процедуры фиксации не проводилась. Результат фиксации контролировался методом АСМ, а также методом флюоресцентной микроскопии. Было показано, что ДНК преимущественно фиксируется на поверхности Si02. При этом увеличение концентрации MgCl2 может приводить к «слипанию» ДНК (рис. 1.1.10 с, е). На поверхности H-Si молекулы ДНК были обнаружены при концентрациях соли магния более i mM (рис. 1.1.10 d, f ). При этом данные флюоресцентной микроскопии показывают, что плотность молекул ДНК,

Щ

зафиксированных на Н-терминированной поверхности, гораздо меньше, чем на окисленной поверхности кремниевой подложки (рис. 1.1.11). По мнению авторов, представленные различия в эффективности фиксации макромолекул объясняются различием в химических свойствах поверхностей ЗЮ2 и Н-81 и не связаны с влиянием времени экспозиции. Так, авторы полагают, что фиксация ДНК на поверхность диоксида кремния происходит за счет координации связанного с макромолекулой магния с атомом кислорода на поверхности кремния. Координационная связь между магнием и водородом образоваться не может, что является причиной слабой фиксации на Н-терминированной поверхности кремния. На данный момент известно, что поверхность кремния быстро окисляется в водном растворе, поэтому авторы ошибочно считают, что поверхность Н-терминирована в процессе фиксации. Поэтому представленные в работе [43] выводы требуют дополнительного экспериментального подтверждения и анализа.

В работе [44] из анализа изображений, полученных методом зонда Кельвина, было высказано мнение, что молекула ДНК сохраняет при фиксации на кремний шубу из противоионов. В работе плазмидную линеаризованную ДНК (3 кЬр) фиксировали на поверхность кремния, рис. 1.1.12. Хотя авторы не описывают сам способ фиксации, из рисунков видно, что молекулы вытягиваются в процессе иммобилизации и собираются вместе.

№

SOO nm

500 nm

№

Г"-- -i» -A

* 4

» . * ■„

E* * * * a* *

¥' 4 * * ' » * • » *

» < Ш

*

*

„._,*iifc„........ _.:. ............. <* • я ----¿A-

500 nm 500 nm

Рис. l.i.io. ACM изображения ДНК на поверхности Si02 (а, с, е) и на поверхности Н-Si (b, d, f). Концентрация MgCl2 o.i мМ (a, b), l.o мМ (с, d), 5.0 мМ (e, f) [43].

Рис. 1.1.11. Данные флюоресцентной микроскопии образца с ДНК на подложке БЮ2 и Н-Бь Фотография образца (хгооо) в флюоресцентном режиме. Свечение ДНК происходит за счет обработки молекул красителем Уо-Рго (1 шМ) после процесса фиксации (а). Фотография этого же места образца в оптическом режиме микроскопа

(Ь) [43].

Рис. 1.1.12. Результаты исследования плазмидной ДНК на кремниевой подложке методом зонда Кельвина. АСМ топография (а) и соответствующее KPFM сканирование той же поверхности (Ь). Увеличенные АСМ (с) и KFPM (d) изображения, на рисунках (е) - AFM и (f) - KPFM видна цепь ДНК с отрицательным потенциалом и обнаруживается присутствие соли, располагающейся вокруг цепи (положительный потенциал). Ниже даны профили высоты и потенциала (g), (h) [44].

1.1.3* Поверхностные электронные состояния монокристаллов кремния.

Фиксация макромолекулы на поверхности кристалла обуславливается ее взаимодействием с поверхностью. Со стороны полупроводника это взаимодействие определяется поверхностными электронными состояниями.

Одной из причин возникновения поверхностных состояний является обрыв периодического потенциала кристалла на поверхности (поверхностные состояния Тамма), другая причина - наличие оборванных связей на поверхности из-за обрыва решетки (поверхностные состояния Шокли). Кроме того, естественные поверхности полупроводников всегда покрыты слоем окисла с адсорбированными на нем из окружающей среды молекулами различных веществ, что также создает дополнительные поверхностные электронные уровни энергии [45]. Наличие локальных поверхностных уровней энергии приводит к тому, что электроны и дырки могут «прилипать» к поверхности, образуя поверхностный электрический заряд. В зависимости от знака поверхностного заряда свободные носители в полупроводнике притягиваются к поверхности или отталкиваются от нее, образуя обогащенные или обедненные слои и, тем самым, изменяя величину проводимости приповерхностной области кристалла.

Исследованию поверхностных электронных состояний монокристаллов кремния посвящено огромное количество работ, выполненных за последние десятилетия. Остановимся на результатах работы [46], где изучались поверхности подложек, полученных в условиях, подобных условиям наших экспериментов. Исследовались поверхностные состояния кремния с ориентацией (111) и (100). Изначально была проведена RCA очистка образцов. Для придания поверхности гидрофобных свойств одна часть образцов была протравлена в 40% NH4F (рН=7.8) в течение 6.5 минут, затем в 48% HF в течение 3 минут. Для получения естественного окисного слоя другая часть подложек выдерживалась на воздухе при влажности 50% и температуре 25С.

На рис. 1.1.15а представлены результаты эллипсометрических измерений величины диэлектрической проницаемости образцов, которые были протравлены в H2S04:H202, затем выдержаны в воде и обработаны в NH4F. После проведения измерений образцы были протравлены в HF и снова подвергнуты анализу.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соколов, Петр Александрович, 2014 год

Список литературы

1. Seeman N.C. Design and Engineering of Nucleic Acid Nanoscale Assemblies // Current Opinion in Structural Biology. 1996, 6,4, 519-526.

2. Ben-Jacob E., Hermon Z., Caspi S. DNA transistor and quantum bit element: Realization // Physics Letters A, 1999, 263,3,199-202.

3. Rothemund, Paul W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns // Nature, 2006,440, 7082, 297-302.

4. R. G. Endres, D. L. Cox, and R. R. P. Singh Colloquium: The quest for high-conductance DNA // REVIEWS OF MODERN PHYSICS, 2004,76,195.

5. Estrela, P. Stewart, A.G. Migliorato, P. Maeda, H. Dept. of Eng., Cambridge Univ. Label-free detection of DNA hybridization with Au/Si02/Si diodes and poly-Si TFTs // Electron Devices Meeting, 2004. IEDM Technical Digest. IEEE International, 2004, 1009 —1012.

6. K. NAUKA, Z. LI, T.I. KAMINS Surface photovoltage in silicon. Novel applications for chemical and biological sensing // Materials Science-Poland, 2005, 23,3, 653-661.

7. Z. Li, Y. Chen, X. Li, T. I. Kamins, K. Nauka, and R. S. Williams Sequence-Specific Label-Free DNA Sensors Based on Silicon Nanowires // Nano Letters. 2004, 4, 2, 245-247.

8. Bo Gao, Koshala Sarveswaran, Gary H. Bernstein and Marya Iieberman Guided Deposition of Individual DNA Nanostructures on Silicon Substrates // Langmuir, 2010, 26,15,12680-12683.

9. I. L. Volkov, N. V. Bazlov, A. S. Bondarenko, O. F. Vyvenko and N. A. Kas'yanenko Light-induced noncovalent fixation of DNA and synthetic polyions on the surface of silicon single crystals // Journal of Structural Chemistry, 2009, 50,5,962-969.

10. Salih Okura, Fahrettin Yakuphanoglub, Mehmet Ozsozc and Pnar Kara Kadayifcilar Electrical and interface properties of Au/DNA/n-Si organic-on-inorganic structures // Microelectronic Engineering, 2009, 86,11, 2305-2311.

11. Takashi Morii, Rika Mizuno, Hirotaka Haruta and Takao Okada, AFM study of the elasticity of DNA molecules // Thin Solid Films, 2004,464/465,456-458.

12. Carlos Bustamante, Steven B Smith, Jan Liphardt and Doug Smith Single-molecule studies of DNA mechanics // Curr Opin Struct Biol., 2000,10, 3,279-85.

13. Lintao Cai, Hitoshi Tabata and Tomoji Kawai Probing electrical properties of oriented

DNA by conducting atomic force microscop // Nanotechnology, 2001,12, 211-216.

14. Majka J., Speck C. Analysis of protein-DNA interactions using surface plasmon resonance // Adv Biochem Eng Biotechnol, 2007,104,13-36.

15. Stockley PG, Persson B. Surface plasmon resonance assays of DNA-protein interactions // Methods Mol Biol., 2009, 543, 653-69.

16. Nguyen B., Tanious FA, Wilson WD Biosensor-surface plasmon resonance: quantitative analysis of small molecule-nucleic acid interactions // Methods, 2007,42, 2,150-6.

17. Voula Kodoyianni Label-free analysis of biomolecular interactions using SPR imaging // BioTechniques, 2011, 50,32-40.

18. YONGHAI SONG, ZHUANG LI, ZHIGUO LIU, GANG WEI, LI WANG^ANDLANLAN SUN Immobilization of DNA on 11-Mercaptoundecanoic Acid-Modified Gold (111) Surface for Atomic Force Microscopy Imaging // MICROSCOPY RESEARCH AND TECHNIQUE, 2005, 68, 59-64.

19. Bradford J. Taft, Melissa A. Lapierre-Devlin and Shana O. Kelley An intercalator film as a DNA-electrode interface // Chem. Commun., 2006, 962-964.

20.Diana B Peckys, Niels de Jonge, Michael L Simpson and Timothy E McKnight End-specific strategies of attachment of long double stranded DNA onto gold-coated nanofiber arrays // Nanotechnology, 2008,19,435301.

21. Dalip Sethi, R. P. Gandhi, Pradeep Kumar and Kailash Chand Gupta Chemical strategies for immobilization of oligonucleotides // Biotechnol. J., 2009,4,1513-1529.

22. Serge L. Beaucage Strategies in the Preparation of DNA Oligonucleotide Arrays for Diagnostic Applications // Current Medicinal Chemistry, 2001, 8,1213-1244.

23. Yuri L. Lyubchenko, Luda S. Shlyakhtenko and Toshio Ando Imaging of nucleic acids with atomic force microscopy // Methods., 2011,54,2, 274-283.

24.Arzum Erdem, Kagan Kerman, Burcu Meric, Ulus Salih Akarca, and Mehmet Ozsoz DNA Electrochemical Biosensor for the Detection of Short DNA Sequences Related to the Hepatitis B Virus // Electroanalysis 1999,11, 8,586-588.

25. Kelly M. Millan and Susan R. Mikkelsen Sequence-Selective Bios Hybridization Indicators //Anal. Chem. 1993,65,2317-2323.

26. H. Yang, A. Rys, C. K. McLaughlin and H. F. Sleiman Templated Ligand Environments for the Selective Incorporation of Different Metals into DNA // Angew. Chem., Int. Ed., 2009,48,9919-9923.

27. H. Yang, F. Altvater, A. D. de Bruijn, C. K. McLaughlin, P. K. Lo and H. F. Sleiman

%

a

Chiral Metal-DNA Four-Arm Junctions and Metalated Nanotubular Structures // Angew. Chem. Int. Ed., 2011,50, 4620-4623.

28.J.M. С Thornton and R.H. Williams A photoemission study of passivated silicon surfaces produced by etching in solutions of HF // Semicond. Sci. Technol., 1989, 4,

847-851.

29.Naoko Takahashi, Analysis of Silanol by Derivatization XPS // R&D Review of Toyota CRDL, 41,1,52.

30.A. M. Varvarin and L. A. Belyakova, Method for Determining the Concentration of Isolated Silanol Groups on Silica Surface with Dimethylchlorosilane // Russian Journal of Applied Chemistry, Vol. 76, No. 2, 2003, pp. 2031206. Translated from Zhurnal Prikladnoi Khimii, 2003,76, 2,212-215.

31. D. Bodlaki and E. Borguet, Photoreactivity of Si(in)-H in Ambient // J. Phys. Chem. С 2007, in, 234-239.

32. Kathleen A. Morse,Piero Pianetta Investigation of Light Initiated Oxidation of Hydrogen Passivated Silicon Surfaces: Hx-Si(ioo) and H-Si(in)(iXi) // Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 2002,716

33. G RANGA RAO, Analysis of Interfacial Water at a Hydrophilic Silicon Surface by in-Situ FTIR/Internal Reflection Spectroscopy // Bull. Mater. Sci., 2004, 27, 6,497-500.

34.I. Constant, F. Tardif and J. Derrien Deposition and removal of sodium contamination on silicon wafers // Semicond. Sci. Technol., 2000,15, 61-66.

35. Maximilian Amsler, S Alireza Ghasemi , Stefan Goedecker, Alexey Neelov and Luigi Genovese. Adsorption of small NaCl clusters on surfaces of silicon nanostructures // Nanotechnology, 2009, 20,445301.

36.Xiaowen Zhou, Masaki Ishida, Akihito Imanishi, Yoshihiro Nakato Reactions of Si H to Si X (X =halogen) bonds at H-terminated Si(in) surfaces in hydrogen halide solutions in the presence of oxidants // Electrochimica Acta, 2000,45,4655- 4662.

37. W. Kern, Surf. Sci., 1970, 31, 207.

38.К. K. Popkov REACTION OF SILANOLS WITH HYDROGEN CHLORIDE // Журнал прикладной спектроскопии, 1970,13, 2,318-321.

39. Yan Mao, Lambert N. Daniel, Noel Whittaker,2 and Umberto Saffiottil DNA Binding to Crystalline Silica Characterized by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy // Environmental Health Perspectives, 1994,102,10,165-171.

40.N. A. Matwiyoff, H. Taube // J. Am. Chem. Soc. 90, 1968, 2796. С. C. Pye, W. W. Rudolph // J. Phys. Chem. A, 1998,102 ,993.

41. Angeliki Siokou, Dimitrios Kefalas and Spyridon Ntais XPS study of hydrated MgCl2 impregnated on flat Si02/Si(ioo) Mo and Au substrates // Surface Science, 2003, 532-535, 472-477.

42.Anastassopoulou Jane Metal-DNA interactions // Journal of Molecular Structure, 2003, 651-653,19-26.

43. Shin-ichi TANAKA, Masateru TANIGUCHI and Tomoji К AWAI Selective Adsorption of DNA onto Si02 Surface in Si02 /SiH Pattern // Japanese Journal of Applied Physics, 2004,43,10, 7346-7349.

44. Carl Leung, Helen Kinns, Bart W. Hoogenboom, Stefan Howorka, and Patrick Mesquida,Imaging Surface Charges of Individual Biomolecules // Nano Lett., 2009, 9,

7,2769-2773.

45. В. Л. Бонч-Бруевич, С. Г. Калашников / Изд. «Наука», Москва // Физика полупроводников. 1977,317.

46. Н. Angermann, W. Henrion, A. Roseler, М. Rebien Wet-chemical passivation of Si(in)- and Si(ioo)-substrates // Materials Science and Engineering B, 2000, 73,178

-183.

47.О. Gullu, M. Cankaya, O. Bans, M. Biber, H. Ozdemir, M. Gulluce, A. Turut DNA-based organic-on-inorganic semiconductor Schottky structures // Applied Surface Science, 2008, 254,5175-5180.

48.C.H. Seager and G. E. Pike Anomalous low-frequency grain-boundary capacitance in silicon //Appl. Phys. Lett., 1980,37, 8,747-749.

49. Danny Porath DNA sequence scanned // Nature nanotechnology, 2009, 4 476 - 477.

50.http://www.gks.ru/free doc/new site/popuIation/demo/demo24.xls

51. Rama Krishna Narla, Yanhong Dong, Osmond J. D'Cruz, Christopher Navara, and Fatih M. Uckun Bis(4,7-dimethyl-i,io-phenanthroline) Sulfatooxovanadium(IV) as a Novel Apoptosis-inducing Anticancer Agent, 2000, 6, 1546 -1556 ( Clinical Cancer Research).

52.Sudeshna Roy, Katharine D. Hagen, Palanisamy Uma Maheswari, Martin Lutz, Anthony L. Spek, Jan Reedijk and Gilles P. van Wezel Phenanthroline Derivatives with Improved Selectivity as DNA-Targeting Anticancer or Antimicrobial Drugs // ChemMedChem 2008,3,1427 - 1434.

53.Pritam Thapa and Eung-Seok Lee 2,4-Diaryl-5,6-dihydro-i,io-phenanthrolines with Fuiyl or Thienyl Moiety at 4-Position: Synthesis, Topoisomerase I and II Inhibitory Activity, and Cytotoxicity // Bull. Korean Chem. Soc. 2012,33,5,1769.

54- Walaa H. Mahmoud, Gehad G. Mohamed, Maher M.I. El-Dessouky Synthesis, Characterization and in vitro Biological Activity of Mixed Transition Metal Complexes of Lornoxicam with i,io-phenanthroline // Int. J. Electrochem. Sci., 2014, 9, 1415 — 1438.

55. Oladipo Mary Adelaide and Olaoye Oluwabiyi James Antimicrobial, DNA Cleavage and Antitumoral Properties of Some Transition Metal Complexes of 1,10 -Phenanthroline and 2, 2' - Bipyridine: A Review // International Journal of Research in Pharmaceutical and Biomedical Sciences, 2013,4,4,1160-1171.

56. P. Hazarika, J. Deka, S. Bhola, R. K. Bhola, C. Medhi and O. K. Medhi Synthesis, characterization, DNA binding and anticancer properly of cischlorodimethylsulphoxide(S)bis(i,io-phenanthroline) ruthenium(II) chloride // Der Pharma Chemica, 2013, 5,2, 267-27.

57. Andrea Bencinia, Vito Lippolis i,io-Phenanthroline: A versatile building block for the construction of ligands for various purposes // Coordination Chemistry Reviews, 2010, 254,17-18, 2096-2180.

58.Athanasios G. PAPAVASSILIOU Chemical nucleases as probes for studying DNAprotein interactions // Biochem. J., 1995, 305, 345-357.

59. Robert H. Terbrueggen, Timothy W. Johann, and Jacqueline K. Barton Functionalized Rhodium Intercalators for DNA Recognition // Inorg. Chem. 1998,37, 6874-6883.

60.LA.. Summers //Adv. Heterocycl. Chem., 1978, 22,1.

61. P.G. Sammes, G. Yahioglu // Chem. Soc. Rev., 1994, 23, 327.

62.M. Schmittel, H.-W. Lin // Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 2007,46, 893.

63.M.-J. Li, B.W.-K. Chu, N. Zhu, V.W.-W. Yam // Inorg. Chem., 2007, 46, 720.

64.M.-J. Li, C.-C. Ko, G.-P. Duan, N. Zhu, V.W.-W. Yam // Organometallics, 2007, 26, 6091.

65.Xiuli Wang *, Wenyan Zheng, Hongyan Lin, Guocheng Liu, Yongqiang Chen, Jiani Fang A new selective phenanthroline-based fluorescent chemosensor for C02+ // Tetrahedron Letters, 2009,50,1536-1538.

66.Kelly M. Millan and Susan R. Mikkelsen Sequence-Selective Biosensor for DNA Based on Electroactive Hybridization Indicator // Anal. Chem., 1993, 65, 2317-2323.

67.Arzum Erdem, Kagan Kerman, Burcu Meric, Ulus Salih Akarca, and Mehmet Ozsoz DNA Electrochemical Biosensor for the Detection of Short DNA Sequences Related to the Hepatitis B Virus // Electroanalysis 1999,11, 8,586-588.

68. Dennis J. Hurley, Susan E. Seaman, Jan C. Mazura, and Yitzhak Tor Fluorescent 1,10-

Phenanthroline-Containing Oligonucleotides Distinguish between Perfect and Mismatched Base Pairing 11 ORGANIC LETTERS, 2002, 4,14, 2305-2308.

69.Kitamura Y, Ihara T, Tsujimura Y, Osawa Y, Jyo A. Colorimetrie allele analysis based on the DNA-directed cooperative formation of luminous lanthanide complexes // Nucleic Acids Symp Ser (Oxf). 2006,50,105-6.

70. Christopher K. McLaughlin, Graham D. Hamblin and Hanadi F. Sleiman Supramolecular DNA assembly // Chem. Soc. Rev., 2011,40, 5647-5656.

71. Andrea A. Greschner, Katherine E. Bujold, and Hanadi F. Sleiman Intercalators as Molecular Chaperones in DNA Self-Assembly // J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 11283-11288.

72. Michael Schmittel, Venkateshwarlu Kalsani, Christoph Michel,Prasenjit Mai, Horst Ammon, Frank Jackel, and Jtirgen P. Rabe Towards Nanotubular Structures with Large Voids: Dynamic Heteroleptic Oligophenanthroline Metallonanoscaffolds and their Solution-State Properties // Chem. Eur. J., 2007,13, 6223 - 6237.

73.Manik Lai Saha, Kingsuk Mahata, Debabrata Samanta, Venkateshwarlu Kalsani, Jian Fan, Jan W. Batsb and Michael Schmittel A phenanthroline-terpyridine hybrid as a chameleon-type ligand in a reversible metallosupramolecular rearrangement // Dalton Trans., 2013, 42,12840.

74. Johannes V. Barth, Giovanni Costantini & Klaus Kern Engineering atomic and molecular nanostructures at surfaces // NATURE, 2005,437, 671-679.

75. Johannes V. Barth Molecular Architectonic on Metal Surfaces // Annu. Rev. Phys. Chem., 2007,58,375-407 .

76. F. Cunha, Q. Jin, N.J. Tao, C.Z. Li Structural phase transition in self-assembled 1,10' phenanthroline monolayer on Au( 111) // Surface Science, 1997, 389,19-28.

77. Francois Lux, Gilles Lemercier, Chantal Andraud, Guillaume Schull, and Fabrice Charra Self-Assembled Monolayers Based on Phenanthroline-Gold(iii) Bonding // Langmuir 2006,22,10874-10876.

78.Dietmar Payer, Stephan Rauschenbach, Nicola Malinowski, Mitsuharu Konuma, Chariya Virojanadara, Ulrich Starke, Christiane Dietrich-Buchecker, Jean-Paul Collin, Jean-Pierre Sauvage, Nian Lin and Klaus Kern Toward Mechanical Switching of Surface-Adsorbed [2]Catenane by in Situ Copper Complexation // J. AM. CHEM. SOC. 2007,129,15662-15667.

79. Olaf Dommguez and Luis Echegoyen, Fred Cunha and Nongjian Tao Self-Assembled Fullerene-Derivative Monolayers on a Gold Substrate Using Phenanthroline-Au

Interactions // Langmuir, 1998,14, 821-824.

80.Peter F. Cafe, Allan G. Larsen, Wenrong Yang, Ante Bilic, Iain M. Blake, Maxwell J. Crossley, Jingdong Zhang, Hainer Wackerbarth, Jens Ulstrup, and Jeffrey R. Reimers Chemisorbed and Physisorbed Structures for i,io-Phenanthroline and Dipyrido[3,2-a:2',3'-c]phenazine on Au(in) //J. Phys. Chem. C, 2007,111,17285-17296.

81. Thomas Cardinaels, Jan Ramaekers, Peter Nockemann, Kris Driesen, Kristof Van Hecke, Luc Van Meervelt, Guojie Wang, Steven De Feyter, Eva Fernandez Iglesias, Daniel Guillon, Bertrand Donnio, Koen Binnemansa and Duncan W. Bruce Rigid tetracatenar liquid crystals derived from i,io-phenanthroline // Soft Matter, 2008, 4, 2172-2185.

82.Marek Grzelczak, Niksa Kulisic, Maurizio Prato and Aurelio Mateo-Alonso Multimode assembly of phenanthroline nanowires decorated with gold nanoparticles // Chem. Commun., 2010,46, 9122-9124.

83.Магек Grzelczak, Niksa Kulisic, Maurizio Prato and Aurelio Mateo-Alonso The Influence of Molecular Structure on the Self-Assembly of Phenanthroline Derivatives into Crystalline Nanowires // Part. Part. Syst. Charact., 2014,31,121-125.

84.Yasemin Oztekin, Zafer Yazicigil, Ali Osman Solak, Zafer Ustundag, Zeynel Kilicc and Selen Bilge Surface modification and characterization of phenanthroline nanofilms on carbon substrate // Surf. Interface Anal., 2011, 43, 923-930.

85. Ping Gao and Michael J. Weaver Surface-Enhanced Raman Spectroscopy as a Probe of Adsorbate-Surface Bonding: Benzene and Monosubstituted Benzenes Adsorbed at Gold Electrodes // J . Phys. Chem., 1985, 89,5040-5046.

86.Ujjal Kumar Sur, and Joydeep Chowdhuiy Surface-enhanced Raman scattering: overview of a versatile technique used in electrochemistry and nanoscience // CURRENT SCIENCE, 2013,105, 7, 923.

87. D. A. THORNTON and G. M. WATKINS A full vibrational assignment (4000-50 cm-') of i,io-phenanthroline and its perdeuterated analogue // Sptctrorhimica Acm., 1991, 47, 8,1085-1096.

88.Markus Reiher, Georg Brehm, and Siegfried Schneider Assignment of Vibrational Spectra of i,io-Phenanthroline by Comparison with Frequencies and Raman Intensities from Density Functional Calculations //J. Phys. Chem. A, 2004,108, 734742.

89.Nak Han Jang, Jung Sang Suh, and Martin Moskovits Effect of Surface Geometry on the Photochemical Reaction of i,io-Phenanthroline Adsorbed on Silver Colloid

Surfaces 11 J. Phys. Chem. B, 1997,101, 8279-8285.

go.Maurizio Muniz-Miranda Surface Enhanced Raman Scattering and Normal Coordinate Analysis of 1,10-Phenanthroline Adsorbed on Silver Sols // J. Phys. Chem. A, 2000, 104,7803-7810.

91. K. Zawada, J. Bukowska An interaction of i,io-phenantroline with the copper electrode in neutral and acidic aqueous solutions: a surface enhanced Raman scattering study // Journal of Molecular Structure, 2000,555,425-432.

92.Youdi Peng, Zhenjiang Niu, Wei Huang, Shu Chen, and Zelin Li Surface-Enhanced Raman Scattering Studies of 1,10-Phenanthroline Adsorption and Its Surface Complexes on a Gold Electrode // J. Phys. Chem. B, 2005,109,10880-10885.

93. Gustavo F. S. Andrade and Marcia L. A. Temperini i,io-Phenanthroline Adsorption on Iron Electrode Monitored by Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS). Comparison to SERS of Phen and Its Transition Metal Complex on Silver Electrode // J. Phys. Chem. C, 2007,111,13821-13830.

94.Maurizio Muniz-Miranda, Barbara Pergolese, Adriano Bigotto, Anna Giusti Stable and efficient silver substrates for SERS spectroscopy // Journal of Colloid and Interface Science, 207,314,540-544-

95.Maurizio Muniz-Miranda, Barbara Pergoleseb and Adriano Bigotto SERS and DFT investigation on the adsorption of i,io-phenanthroline on transition metal surfaces // Phys. Chem. Chem. Phys., 2010,12,1145-1151.

96.Seeman NC. An Overview of Structural DNA Nanotechnology // Mol. Biotechnol., 2007,37, 246-257.

97.Peixuan Guo RNA nanotechnology: engineering, assembly and applications in detection, gene delivery and therapy // J Nanosci Nanotechnol., 2005, 5,12,1964-82.

98.Peixuan Guo, The emerging field of rna nanotechnology // Nature Nanotechnology, 2010,5, 833-842.

99.100. Rothemund, Paul W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and

patterns // Nature, 2006,440,7082,297-302.

101. Yuri L. Lyubchenkoa, Luda S. Shlyakhtenkoa and Toshio Ando Imaging of nucleic acids with atomic force microscopy // Methods. Author manuscript; available in PMC 2012 June 1.

102. Dalip Sethi, R. P. Gandhi, Pradeep Kumar and Kailash Chand Gupta Chemical strategies for immobilization of oligonucleotides // Biotechnol. J., 2009,4,1513-1529.

103. Serge L. Beaucage Strategies in the Preparation of DNA Oligonucleotide Arrays for Diagnostic Applications // Current Medicinal Chemistry, 2001, 8,1213-1244.

104. Majka J., Speck C. Analysis of protein-DNA interactions using surface plasmon resonance // Adv Biochem Eng Biotechnol, 2007,104,13-36.

105. Stockley PG,Persson B. Surface plasmon resonance assays of DNA-protein interactions // Methods Mol Biol., 2009,543, 653-69.

106. Nguyen B., Tanious FA, Wilson WD Biosensor-surface plasmon resonance: quantitative analysis of small molecule-nucleic acid interactions // Methods, 2007, 42, 2,150-6.

107. Voula Kodoyianni Label-free analysis of biomolecular interactions using SPR imaging // BioTechniques, 2011,50,32-40.

108. Wang J, Cai X, Rivas G, Shiraishi H, Farias PA, Dontha N. DNA electrochemical biosensor for the detection of short DNA sequences related to the human immunodeficiency virus // 1996,1, 68,15, 2629-34.

109. Kelly M. Millan and Susan R. Mikkelsen Sequence-Selective Bios Hybridization Indicators // Anal. Chem. 1993, 65, 2317-2323.

110. H. Yang, A. Rys, C. K. McLaughlin and H. F. Sleiman Templated Ligand Environments for the Selective Incorporation of Different Metals into DNA // Angew. Chem., Int. Ed., 2009,48, 9919-9923.

111. H. Yang, F. Altvater, A. D. de Bruijn, C. K. McLaughlin, P. K. Lo and H. F. Sleiman Chiral Metal-DNA Four-Arm Junctions and Metalated Nanotubular Structures // Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50,4620-4623.

112. Serge L. Beaucage Strategies in the Preparation of DNA Oligonucleotide Arrays for Diagnostic Applications // Current Medicinal Chemistry, 2001, 8,1213-1244.

113. Dalip Sethil, R. P. Gandhil, Pradeep Kumari and Kailash Chand Gupta Chemical strategies for immobilization of oligonucleotides // Biotechnol. J. 2009, 4,

1513-1529.

114. Strategies for Attaching Oligonucleotides to Solid Supports / 2005, 2010, and 2011 Integrated DNA Technologies.

115. J. Vesenkaa,M. Gutholda,C.L. Tanga,D. Kellerb,E. Delainec,C. Bustamante Substrate preparation for reliable imaging of DNA molecules with the scanning force microscope // Ultramicroscopy, 1992,42-44,2,1243-1249.

116. James Vesenka, Chun Lin Tang, William Rees, Martin Guthold and Rebecca Keller Circular DNA Molecules Imaged in Air by Scanning Force Microscopy, Carlos

Bustamante // Biochemistiy, 1992,31, 22-26.

117. Helen G. Hansma and Daniel E. Laney DNA Binding to Mica Correlates with Cationic Radius: Assay by Atomic Force Microscopy // Biophysical Journal, 1996, 70,

1933-1939118. Jianping Zheng, Zhuang Li, Aiguo Wu, Hualan Zhou AFM studies of DNA structures on mica in the presence of alkaline earth metal ions // Biophysical Chemistry, 2003,104,37~43-

119. Shin-ichi TANAKA, Masateru TANIGUCHI and Tomoji K AWAI Selective Adsorption of DNA onto Si02 Surface in Si02 /SiH Pattern // Japanese Journal of Applied Physics, 2004, 43,10,7346-7349120. YuRi LYUBCHENKO, LYUDA SHLYAKHTENKO, RODNEY HARRINGTON, PATRICK ODEN AND STUART LINDSAY Atomic force microscopy of long DNA: Imaging in air and under water // Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1993, 90,6, 2137-2140.

121. Jianwei Ii, Chunli Bai, Chen Wang, Chuanfeng Zhu, Zhang Lin, Qing Li and Enhua Cao A convenient method of aligning large DNA molecules on bare mica surfaces for atomic force microscopy // Nucleic Acids Research, 1998, 26, 20, 47854786.

122. Zhaoxiang Deng and Chengde Mao DNA-Templated Fabrication of lD Parallel and 2D Crossed Metallic Nanowire Arrays // Nano Lett., 2003,3,11,1545-1548.

123. Hiroki Yokota, James Sunwoo, Mehmet Sarikaya, Ger van den Engh, Ruedi Aebersold Spin-Stretching of DNA and Protein Molecules for Detection by Fluorescence and Atomic Force Microscopy // Anal. Chem., 1999, 71,19,4418-4422.

124. Takashi Morii, Rika Mizuno, Hirotaka Haruta and Takao Okada AFM study of the elasticity of DNA molecules // Thin Solid Films, 2004,464-465,456-458.

125. Zoher Gueroui Immobilization and stretching of DNA molecules above a lithographed surface // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2004,33,53-56.

126. William A. Lyon, Michelle M. Fang, William E. Haskins, and Shuming Nie A Dual-Beam Optical Microscope for Observation and Cleavage of Single DNA Molecules // Anal. Chem., 1998,70, 9,1743-1748.

127. Walter Reisnera, Niels B. Larsend, Henrik Flyvbjerg, Jonas O. Tegenfeldtc and Anders Kristensen Directed self-organization of single DNA molecules in a nanoslit via embedded nanopit arrays // PNAS, 2009,106,1, 79-84.

128. Hannu Häkkinen The gold-sulfur interface at the nanoscale // NATURE CHEMISTRY, 2012,4,443-455-

129. YONGHAI SONG, ZHUANG LI, ZHIGUO LIU, GANG WEI, LI WANG, AND LANLAN SUN Immobilization of DNA on 11-Mercaptoundecanoic Acid-Modified Gold (111) Surface for Atomic Force Microscopy Imaging // MICROSCOPY RESEARCH AND TECHNIQUE, 2005, 68,59-64.

130. Bradford J. Taft, Melissa A. Lapierre-Devlin and Shana O. Kelley An intercalator film as a DNA-electrode interface // Chem. Commun., 2006,962-964.

131. Markus Ritzefeld and Norbert Sewald Real-Time Analysis of Specific ProteinDNA Interactions with Surface Plasmon Resonance // Journal of Amino Acids, 2012, 2012, Article ID 816032,19 pages.

132. K. L. Jimenez-Monroy , A. Kick, K. Eersels , B. van Grinsven , P. Wagner , and M. Mertig Surface plasmon resonance-based DNA microarrays: Comparison of thiol and phosphorothioate modified oligonucleotides // Phys. Status Solidi A, 2013, 210, 5, 918-925

133. Sze S.M. Physics of semiconductor devices / 2edn. Wiley, New York, 1981.

134. Rhoderick E.H. Metal-semiconductor contacts / Clarendon Press, Oxford, 1978.

135- Fonash S.J. A reevalution of the meaning of capacitance plots for Schottky-

barrier-type diodes // J. Appl. Phys., 1983,54,4,1956-1975.

136. C. Schroter, B. Roelfs, T. Solomun The interaction of dimethylsulfoxide with a gold surface // Surface Science, 1997, 380, L441-L445.

137. Y. W. Yang, and L. J. Fan High-Resolution XPS Study of Decanethiol on Au(in): Single Sulfur-Gold Bonding Interaction // Langmuir, 2002,18,1157-1164.

138. Marie-Caroline Bourg, Antonella Badia, and R. Bruce Lennox Gold-Sulfur Bonding in 2D and 3D Self-Assembled Monolayers: XPS Characterization // J. Phys. Chem. B, 2000,104, 6562-6567.

139. Tooru Yoshida, Kiyoshi Yamasaki, Shigemasa Sawada An X-Ray Photoelectron Spectroscopic Study of 2-Mercaptobenzothiazole Metal Complexes // Bulletin of the Chemical Society of Japan, 1979,52,10, 2908-2912.

140. Reza Younesi, Poul Norby, and Tejs Vegge A New Look at the Stability of Dimethyl Sulfoxide and Acetonitrile in Li-02 Batteries // ECS Electrochemistry Letters, 2014,3, A15-A18.

141. Caroline M. Whelan, Malcolm R. Smyth, Colin J. Barnes, Norman M.D. Brown, Colin A. Anderson An XPS study of heterocyclic thiol self-assembly on Au (111) // Applied Surface Science, 1998,134,144-158.

142. Nora Graf, Eda Yegen, Thomas Gross, Andreas Lippitz, Wilfried Weigel, Simone

Krakert, Andreas Terfort, Wolfgang E.S. Unger XPS and NEXAFS studies of aliphatic and aromatic amine species on functionalized surfaces // Surface Science, 2009, 603, 2849-2860.

143. Fiorina Traica-Marasescu, Michael R. Wertheimer Nitrogen-Rich PlasmaPolymer Films for Biomedical Applications // Plasma Process. Polym., 2008,5,44-57.

144. A.P. Dementjev, A. de Graaf, M.C.M. van de Sanden, K.I. Maslakov, A.V. Naumkina , A.A. Serov X-Ray photoelectron spectroscopy reference data for dentification of the C3N4 phase in carbon nitrogen films // Diamond and Related Materials, 2000,9,1904-907.

145. David Briggs and Graham Beamson Primary and Secondary Oxygen-Induced Cis Binding Energy Shifts in X-ray Photoelectron Spectroscopy of Polymers // Anal. Chem., 1992, 64,15,1729-1736.

146. Maurice E. Schwartz and Jurgen D. Switalski Binding Energy Shifts for Carbon, Nitrogen, Oxygen, and Sulfur Core Electrons from Extended Hiickel Theory Valence Molecular Orbital Potentials at the Nuclei // Journul of the American Chemical Society, 1972,94,18.

147. Nora Graf, Andreas Lippitz, Thomas Gross, Falko Pippig, Andreas Hollander, Wolfgang E. S. Unger Determination of accessible amino groups on surfaces by chemical derivatization with 3,5-bis(trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate and XPS/NEXAFS analysis //Anal Bioanal Chem, 2010, 396,725-738.

148. H-J. Freund, M. W. Roberts Surface chemistry of carbon dioxide // Surface Science Reports, 1996,25, 225-273.

149. Palraj Kalimuthu, Palanisamy Kalimuthu, and S. Abraham John Leaflike Structured Multilayer Assembly of Dimercaptothiadiazole on Gold Surface // J. Phys. Chem. C, 2009,113,10176-10184.

150. David G. Castner X-ray Photoelectron Spectroscopy Sulfur 2p Study of Organic Thiol and Disulfide Binding Interactions with Gold Surfaces // Langmuir 1996, 12, 5083-5086.

151. Jonathan R. I. Lee, Trevor M. Willey, Joakim Nilsson, Louis J. Terminello, James J. De Yoreo, and Tony van Buuren Effect of Ring Substitution Position on the Structural Conformation of Mercaptobenzoic Acid Self-Assembled Monolayers on Au(in) // Langmuir, 2006,22,11134-11141.

152. Mong-Tung Lee, Chen-Chan Hsueh, Michael S. Freund, and Gregory S. Ferguson Air Oxidation of Self-Assembled Monolayers on Polycrystalline Gold: The

Role of the Gold Substrate // Langmuir, 1998,14, 6419-6423.

153. Anne-Sophie Duwez Exploiting electron spectroscopies to probe the structure and organization of self-assembled monolayers: a review // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 2004,134,97-138.

154. F. Pippig, A. Hollander Fluram labeling of high density NH2 surfaces // Applied Surface Science, 2007, 253, 6817-6823.

155. Z.-W. Deng, R. Souda XPS studies on silicon carbonitride films prepared by sequential implantation of nitrogen and carbon into silicon // Diamond and Related Materials, 2002,11,1676-1682.

156. Hannu Hakkinen The gold-sulfur interface at the nanoscale // Nature Chemistry, 2012,4,443"455-

157. Henrik Gronbeck, Alessandro Curioni, and Wanda Andreoni Thiols and Disulfides on the Au(m) Surface: The Headgroup-Gold Interaction // J. Am. Chem. Soc. 2000,122,3839-3842.

158. http: //us .mt.com/us/en/home/applications / Application_Browse_Labor atory_ Analytics/Refractometry_concentration_tables_browse.html