Study of DNA- SWNT conjugation for nanoelectronic purposes : realisation of transistors and SWNT positioning in DNA T scaffold

par Chia-Ling Chung

Thèse de doctorat en Physique. Electronique moléculaire

Sous la direction de Jean-Philippe Bourgoin.


  • Résumé

    Dans cette thèse l’ADN a été envisagé comme un matériau de choix pour l’auto-assemblage de circuits à base de SWNTS. Afin de réaliser cette vision ambitieuse, plusieurs étapes sont nécessaires et dans cette thèse nous nous intéressons à trois d’entre elles : l’assemblage de l’ADN sur nanotubes. Nous avons exploré deux approches : l’approche covalente (chapitre 2) et l’approche non covalente ( chapitre 3). Les résultats obtenus nous ont servi à évaluer quelle méthode était la plus pertinente pour la fabrication de transistors. La conclusion de ces études a été que l’approche non covalente basée sur le système biotin-streptavidine est plus appropriée pour la fabrication de SWNT-FET en raison de son rendement plus élevé. (II) La fabrication d’une nanostructure d’ADN en forme de T, l’idée était ici de créer un échafaudage d’ADN imitant la géométrie d’un transistor a grille individuel. Nos résultats démontrent qu’il est possible de définir le design d’une structure d’ADN pour une fonction donnée et de le positionner sélectivement et spécifiquement un nanotube sur cette structure a trois branches. (III) Finalement nous décrivons la fabrication de dispositifs à base de nanotubes et d’ADN (chapitre 5). Nous avons réalisé des transistors par assemblage biorigide en utilisant les étapes suivantes : A) formation d’un complexe ADN-nanotubes, B) Métallisation sélective de l’ADN, C) fabrication des électrodes sur l’ADN métallisé par lithographie électronique et D) mesure des caractéristiques I/V. Les résultats démontrent la faisabilité des dispositifs, les transistors obtenus présentent un comportement de type P classique pour les nanotubes de carbone.


  • Résumé

    In this thesis DNA has been envisioned as a scaffold for self assembly of SWNTS circuits on a substrate to realise this ambitious vision, several steps are needed and we address three of them in this thesis : I) DNA SWNT conjugation experiments. We test two approaches: covalent Approach (chapter2) and non –convalent approach (chapter 3). In order to evaluate which approach is suitable to fabricate DNA assembled SWNT-FET. Our results reveal that non-convalent approach by biotin-streptavidin system is the more appropriate for our DNA-based SWNT-FET fabrication, because of its superior linkage yield. (II) The assembly of a T-Shape DNA scaffold. In chapiter 4, we present a three branched DNA scaffold which can be the template of a SWNT field effect transistor. We design an artificial three branched DNA structure that mimics the geometry of an individual gated transistor. Our results demonstrate that it is possible to design sub-micrometric branched DNA structures for a given function, and directly an specifically localize one SWNT onto a three armed functionalized DNA template. (III) Finally, the fabrication of bio-directed SWNT-FET (chapter 5) through the following steps : (A) formation of DNA SWNT complexes using biotin-streptavidin system, (B) selective DNA metallization, (C) fabrication of electrode contacts on the metallized DNA strand by lithography and (D) the conductivity measurement the results reveal, the feasibility of the approach ant that our bio-directed SWNT-FET presents the typical P type SWNT-FET.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XLV-183 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2010)33
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