CN1996002A

CN1996002A - 一种测量单分子dna电导率的实验技术方法

Info

Publication number: CN1996002A
Application number: CN 200610147822
Authority: CN
Inventors: 陈勇华; 董亚明
Original assignee: Shanghai Normal University
Current assignee: Shanghai Normal University; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2007-07-11

Abstract

一种测量单分子DNA电导率的实验技术方法，其特征是：用改进的动力分子梳将DNA单分子拉直在经APS修饰的云母上，用挡板紧贴住云母的一边，在另一边镀上银膜。把银膜和原子力显微镜的导电针尖分别充当连接DNA单分子两端的两个电极，外接一由可变压电源、滑动变阻器、灵敏电压表和微电流测试仪组成的附加检测器件，由此构成一检测回路系统。本实验技术改进后可以借助原子力显微镜(AFM)测定单分子DNA的电导率，尤其是在实现了DNA分子与金属电极间的欧姆接触的同时，对DNA分子无损伤，与现有的测量方法比较具有操作简单，误差小等优点。

Description

一种测量单分子DNA电导率的实验技术方法

技术领域

本发明涉及一种实验检测技术，尤其是一种测量单分子DNA电导率的实验技术方法。

背景技术

目前，DNA分子的导电性能问题已成为单分子导电性质研究领域的一个亮点。DNA分子是导体、半导体、还是绝缘体至今还未达成共识，而其电导率之所以难以确定，主要是没有同时解决好以下几个问题：

一是DNA分子与金属电极间没有实现欧姆接触，造成接触点电阻过大；

二是实验中采用的电子束刻蚀法制造纳米缺口的电极时，会导致DNA分子链被损坏；

三是利用电泳法拉直的DNA分子链上会附有较多的杂质离子，不能体现DNA的真实导电性能。

因此，如何寻找一种既能实现DNA单分子与金属电极实现欧姆连接，又能不损坏DNA分子链的检测DNA单分子的导电率的方法，是解决DNA单分子实验检测技术的一个关键。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种既能实现DNA与金属电极间的欧姆接触，避免损坏DNA分子链，同时尽可能减少DNA分子链上吸附的杂质离子的一种改进的实验技术。

这种测量单分子DNA电导率的实验技术方法，其特征是：用改进的动力分子梳将单分子DNA拉直在经APS修饰的云母上，用挡板紧贴住云母的一边，在另一边镀上银膜。把银膜和原子力显微镜的导电针尖分别充当连接DNA单分子两端的两个电极，外接一由可变压电源、滑动变阻器、灵敏电压表和微电流测试仪组成的附加检测器件，由此构成一检测回路系统。

所述的云母要用1％浓度3-氨基丙基三乙氧基硅烷处理。

拉直于云母上的单分子DNA要用去离子水进行淋洗，并用N₂流吹干。

镀于单分子DNA上的银膜的厚度在26-40nm。

根据以上技术方案提出的这种测量单分子DNA电导率的实验技术方法，既能实现DNA单分子与金属电极间的欧姆连接，又能不损坏DNA分子链的检测DNA单分子的导电率的方法，给解决DNA单分子实验检测技术提供了一个切实可行的实验检测方法，也为人们进一步认识DNA创造条件。

附图说明

附图1为本发明单分子DNA电极设计示意图；

附图2、3为进行实验时的系统连接图。

图中1-银膜、2-云母、3-拉直的DNA分子、4-AFM的导电针尖、5-可变压电源、6-灵敏电压表、7-滑动变阻器、8-微电流测试仪

具体实施方式

如图给出的这种测量单分子DNA电导率的实验技术方法，用改进的动力分子梳将单分子DNA拉直在经APS修饰的云母上，用挡板紧贴住云母的一边，在另一边镀上银膜。把银膜和原子力显微镜的导针尖分别充当连接DNA单分子两端的两个电极，外接一由可变压电源、滑动变阻器、灵敏电压表和微电流测试仪组成的附加检测器件，由此构成一检测回路系统。

所述的云母要用1％浓度3-氨基丙基三乙氧基硅烷处理。

镀于单分子DNA上的银膜的厚度在26-40nm。

上述这种方法的原理是：将覆盖在DNA分子的银膜1作一个电极，用原子力显微镜的导电针尖4作另一个电极，接入外加电源(可调节电压)、灵敏电压表和滑动变阻器(见图2)，或接入外加电源(可调节电压)、滑动变阻器、灵敏电压表和微电流测试仪(见图3)，当AFM的针尖扫描到DNA分子时，DNA分子链便连通了AFM的导电针尖和银膜从而形成闭合回路，记录电路中相对应的数值，便能测出DNA分子的电导率。

其具体的操作方法如下：

图2给出的是上述主题构思下的一种实施方式，在图2中设滑动变阻器对应的电阻为R₁(R₁＞10MΩ)，电路中导线、AFM的导电针尖和银膜的电阻可以忽略不计(其电阻远远小于R₁)，当AFM的针尖在银膜上扫描时，若滑动变阻器两端的电压为U₁，当针尖从银膜向DNA分子扫描的过程中，由于连接AFM的导电针尖和银膜的DNA分子链的长度逐渐增长，滑动变阻器两端的电压将逐渐减小，当针尖扫描到DNA链上某一点时，设该点离银膜边界距离为L(即这段DNA长度为L)，此时滑动变阻器两端的电压为U₂，则DNA两端的电压为U₁-U₂，设DNA分子的直径为d，横截面积为S，其电阻为R₂，则

R_{2} = \frac{U_{1} - U_{2}}{\frac{U_{1}}{R_{1}}},

DNA的电

阻率

ρ = \frac{R_{2} S}{L},

电导率

σ = \frac{1}{ρ}

所以

σ = \frac{L}{R_{2} S}

(式中

S = Π {(\frac{d}{2})}^{2},

L和d可

以由AFM测出)。

图3给出的是上述主题构思下的另一种实施方式，在图3中，若DNA长度为L时，测得其两端电压为U，电路中电流为I，则长度为L的这段DNA的电阻

R = \frac{U}{I},

，通过R同样可以求出DNA的电导率σ。

Claims

1.一种测量单分子DNA电导率的实验技术方法，其特征是：用改进的动力分子梳将DNA单分子拉直在经APS修饰的云母上，用挡板紧贴住云母的一边，在另一边镀上银膜，把银膜和原子力显微镜的导针尖分别充当连接DNA单分子两端的两个电极，外接一由可变压电源、滑动变阻器、灵敏电压表和微电流测试仪组成的附加检测器件，由此构成一检测回路系统。

2.如权利要求1所述的一种测量单分子DNA电导率的实验技术方法，其特征是：所述的云母要用1％浓度3-氨基丙基三乙氧基硅烷处理。

3、如权利要求1所述的一种测量单分子DNA电导率的实验技术方法，其特征是：拉直平放于云母上的单分子DNA要用去离子水进行淋洗，并用N₂流吹干。

4、如权利要求1所述的一种测量单分子DNA电导率的实验技术方法，其特征是：镀于单分子DNA上的银膜的厚度在26-40nm。