Nanophotonics circuits formed by DNA self-assembly
Translated title
Nanofotonisk kredsløb skabt ved DNA selv-samling
Author
Sønderskov, Steffan Møller
Term
4. term
Education
Publication year
2016
Submitted on
2016-09-15
Pages
113
Abstract
Dette speciale undersøger brugen af DNA-origami, hvor DNA foldes til bestemte nanoskala former, som et strukturelt stillads til at bygge et nanofotonisk kredsløb med guldnanopartikler placeret med høj præcision. Vi lavede teoretiske beregninger af, hvor meget fluorescensen fra farvestoffet ATTO-647N kan forstærkes, når det placeres i mellemrummet mellem to guldpartikler (en dimer). Modellen forudsiger op til 385 gange stærkere lys, når farvestoffet ligger i en spalte på 15 nm mellem partikler på 100 nm i diameter, og vi gav også forudsigelser for andre spalte- og partikelstørrelser. Vi undersøgte, om to forskellige DNA-origami-design kunne selv-samle korrekt. For en lille 18 hb-struktur var det svært at opnå entydig dokumentation på grund af størrelsen, selv om både atomkraftmikroskopi (AFM) og agarosegelelektroforese pegede på, at en origami var dannet. For en større 42 hb-struktur viste gelelektroforese korrekt samling, og AFM-billeder viste veldefinerede og korrekt foldede strukturer. Endelig viste vi, at 15 nm guldnanopartikler kan kobles på 42 hb-strukturen med høj succesrate (omkring 91 %) og med præcis placering.
This thesis explores using DNA origami—DNA folded into designed nanoscale shapes—as a structural scaffold for a nanophotonic circuit made of precisely positioned gold nanoparticles. We developed theoretical predictions of how much the fluorescence of the ATTO-647N dye increases when the dye sits in the gap between two gold nanoparticles (a dimer). The model predicts up to a 385-fold enhancement when the dye is in a 15 nm gap between particles 100 nm in diameter, and it also provides predictions for other gap and particle sizes. We then assessed whether two DNA-origami designs self-assemble correctly. For a small 18 hb structure, clear confirmation was difficult because of its size, although both atomic force microscopy (AFM) and agarose gel electrophoresis indicated that an origami structure formed. For a larger 42 hb structure, gel electrophoresis showed correct assembly and AFM images showed well-defined, correctly folded structures. Finally, we conjugated 15 nm gold nanoparticles to the 42 hb structure with a high success rate of about 91% and with precise placement.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents