Die T4-DNS-Ligase katalysiert die voll-st¨andige Bindung des Oligo-Molek¨uls an die DNS.
Aufgrund des 1000fachen ¨Uberschusses sollte die Ligation aller λ-DNS-Molek¨ule erfolgt sein, die ¨ubersch¨ussigen thiolhaltigen Oligos m¨ussen entfernt werden. Dies geschieht im f¨ unf-ten Schritt mit einer NICK-R¨ohre, in der die L¨osung mit Puffer durch ein Gelbad gefiltert wird. Die so gereinigte DNS-Stamml¨osung hat nun eine Konzentration vonc= 80 nmol/l oder 25 ng/µl. Sie kann im K¨uhlschrank ¨uber l¨angere Zeit aufbewahrt werden.
Vor der Durchf¨uhrung des Experiments unter dem Mikroskop wird im sechsten Schritt der Fluoreszenzfarbstoff eingelagert. Von der DNS-Stamml¨osung werden 5µl mit 42µl TBE-Puffer und 2µl des Farbstoffes YOYO (c = 0,02 mmol/l) vermischt und ¨uber zwei Stunden einwirken gelassen. Dies ergibt ein Verh¨altnis von einem YOYO-Molek¨ul zu f¨unf Basenpaaren.
Da der Farbstoff bei Belichtung mit blauem Licht schnell ausbleicht, wird im letzten Schritt unter dem Abzug 1µl 2-Mercapto-Ethanol (C2H6OS) hinzupipetiert. Dieser Stoff wirkt als Anti-Bleichmittel und l¨asst ein l¨angeres Mikroskopieren zu. Nach diesem Schritt betr¨agt die Konzentration der DNS in der L¨osung noch 5 ng/µl.
3.5 Anheftung von DNS an ein Substrat
Uber die gebundene Thiolgruppe kann der DNS-Strang nun an eine Goldoberfl¨¨ ache angehef-tet werden. Dabei bleibt das offene Ende noch frei und beweglich, erst beim (teilweisen) Ein-beziehungsweise Antrocknen klebt die DNS an allen Stellen auf Gold. Bei der endg¨ultigen Pr¨ a-paration m¨ussen daher vor dem Ankleben die richtige Lage der DNS und der Streckparameter festliegen.
3.6 Streckung der DNS
Die mit YOYO und Anti-Bleicher versetzte DNS-L¨osung wird nochmals mit TBE 1:1 ver-d¨unnt, so dass die Konzentration der DNS bei der Anheftung bei 2,5 ng/µl liegt. Ein Tropfen von 20µl dieser L¨osung wird auf das zu untersuchende Goldsubstrat gebracht. Um eine zu schnelle Eintrocknung w¨ahrend der Anbindungsphase zu verhindern, liegt das Substrat in ei-nem abgeschlossenen, sauberen Plastikbeh¨alter auf einem Parafilm. Parafilm ist ein luft-, aber nicht wasserdurchl¨assiger synthetischer Film mit einer Dehnbarkeit bis zu 200%. Unter dem Parafilm befindet sich ein mit Millipore-Wasser durchsetztes Fasertuch, um die Feuchtigkeit im Plastikbeh¨alter hoch zu halten. So l¨asst sich der DNS-Tropfen ¨uber Stunden hinweg ohne zu verdunsten auf dem Substrat halten und die Thiolgruppen k¨onnen an das Gold binden.
Nach einer Einwirkzeit von mindestens zwei Stunden wird der Tropfen vorsichtig durch mehrmaliges Sp¨ulen mit Pufferl¨osung und Absaugen mit der Mikropipette abgesp¨ult, bis nur noch ein kleiner Fl¨ussigkeitsfilm zur¨uckbleibt. Dieser Sp¨ulvorgang soll ungebundene DNS-Str¨ange entfernen, die beim Mikroskopiervorgang st¨oren. Danach kann das Substrat mit einem Deckgl¨aschen abgedeckt und unter dem Mikroskop untersucht werden.
3.6 Streckung der DNS
Zum Strecken der DNS werden in dieser Arbeit zwei verschiedene Varianten beschrieben. Zum einen die Streckung im elektrischen Feld und zum anderen im Meniskus eines Fl¨ ussigkeits-tropfen.
Zur Streckung im elektrischen Feld wurde ein Probenhalter f¨ur das Mikroskop entworfen, in dessen Fokusebene auf allen vier Seiten kleine, senkrecht zur Ebene stehende Kondensa-torplatten aus Edelstahl eingelassen wurden. Durch Anlegen eines Potenzials zwischen jeweils
Abb. 3.14: Setup zum Strecken von DNS im Fl¨ussigkeitsmeniskus:
Im oberen Bildteil ist das Sub-strat bei der wiederholten Auf-und Abbewegung in der Pufferl¨ o-sung zu sehen. Am Substratrand bildet sich der Meniskus aufgrund von Kapillarkr¨aften aus. Im un-teren Teil sind parallele und ge-streckte DNS-Str¨ange (gr¨un ein-gef¨arbt) abgebildet [16].
gegen¨uberliegenden Metallpl¨attchen l¨asst sich ein Feld ¨uber das Substrat aufbauen. Die be-n¨otigte Feldst¨arke f¨ur dieses Experiments betr¨agt 2 bis 6 V/cm.
Der zweite, auch in der Literatur weiter verbreitete Streckmechanismus geht ¨uber Dehnung der DNS im Fl¨ussigkeitsmeniskus. Ein prinzipieller Aufbau ist in Abbildung 3.14 skizziert.
Das Substrat wird in eine Pufferl¨osung getaucht und mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 60µm/s mehrmals auf und ab bewegt. Zwei Varianten sind dabei denkbar. Einerseits kann DNS wie im vorigen Abschnitt beschrieben bereits an das Substrat angeheftet sein und wird im Meniskus der Pufferl¨osung beim Herausziehen nur ausgerichtet und gestreckt oder die L¨osung enth¨alt selbst noch das DNS-Extrakt, das sich bei diesem Vorgang anheften soll. Die zweite Variante hat den Nachteil, dass eine viel gr¨oßere Menge der DNS-L¨osung pr¨apariert werden muss und die Eigenschaften der Pufferl¨osung schlechter im Nachhinein noch durch Zugabe von Salz oder Verd¨unnung ver¨andert werden k¨onnen. Beim idealen Gelingen dieses Experiments erh¨alt man viele parallele, gestreckte DNS-Molk¨ule, wie in Abbildung3.14unten zu sehen.
3.7 Detektion
Die Detektion der gestreckten und fluoreszenzmarkierten DNS erfolgt im Mikroskop mit einem Oldispersionsobjektiv, um eine gr¨¨ oßere numerische Apertur und damit mehr Lichteinstrahlung zu erhalten.
Bei einem Glassubstrat wird erst mit weißem Durchlicht eine Justierung auf die Goldstruk-turen vorgenommen, bevor mit blauem Auflicht (weißes Halogenlicht gefiltert durch einen Blaufilter) eingestrahlt wird. Das r¨uckgestreute Licht wird durch einen Gr¨unfilter gelenkt, um im Dunkelfeld nur die gr¨unleuchtenden YOYO-Molek¨ule in den DNS-Str¨angen zu sehen.
Mit einem Silizium-Substrat erfolgt die Justierung bereits mit Auflicht im Dunkelfeld, aller-dings zun¨achst mit einem Rotfilter, um das vorzeitige Ausbleichen des Farbstoffes zu verhin-dern. Nach der Justierung wird auf den Blau-/Gr¨unfilter-Satz umgeschaltet. Beide Verfahren ergeben gr¨unleuchtende DNS-Strukturen wie in Abbildung3.14 unten zu sehen.
3.8 Leitf¨ ahigkeitsmessung
Nach erfolgter Streckung der DNS auf dem Substrat wird an den zwei Millimeter mal zwei Millimeter großen Außenpads der Goldstrukturen eine Spannungsquelle kontaktiert. ¨Uber eine”Source Measure Unit“ wird die Leitf¨ahigkeit mittels einer der ¨ublichen Schaltungen zur Strom-, Spannungs-, und Widerstandsmessung ermittelt [32].
4 Ergebnisse
4.1 Optische Lithographie
Nachdem die Optimierung der optischen Lithographie wie in Kapitel 3.3.2 beschrieben er-folgt war, konnten die Strukturen wie in Abbildung 4.1 hergestellt werden. Das Bild zeigt eine Grobstruktur aus Gold. Gegen¨uberliegende Kontaktpads f¨uhren (nach Herstellung der Feinstruktur in der Mitte) zu den gleichen Goldleiterbahnen. Somit kann zun¨achst durch eine Durchgangsmessung die Probe auf eventuelle Fehler getestet werden. Sp¨ater wird die Spannung ¨uber der DNS zwischen jeweils ¨ubereinanderliegenden Kontaktpads angelegt, je nachdem welcher Streckfaktor vermessen werden soll. Von oben nach unten steigt der Ab-stand der Leiterbahnen vom Streckfaktor 1,0 ¨uber 1,2 und 1,4 bis 1,6. Die Ergebnisse der optischen Lithographie auf oxidierten Siliziumsubstraten waren identisch mit denjenigen auf Glas mit Polyimidschicht.
Abb. 4.1: Grobstruktur auf Glas als Ergeb-nis der optischen Lithographie:
Zu sehen sind die Goldzuleitun-gen von den ¨außeren Kontaktpads bis zu den 100µm-Strukturen in der Mitte, an denen sp¨ater die Feinstruktur anschließt. Die unter-schiedliche F¨arbung des Goldes auf dem Bild ist fotografisch bedingt.
4.2 Elektronenstrahllithographie
Die Elektronenstrahllithographie auf den vorstrukturierten Glassubstraten gestaltete sich als sehr kompliziert. Einerseits war stets eine gewisse Unebenheit des Substrates aufgrund der Polyimidschicht vorhanden, andererseits musste die elektronenempfindliche Lackschicht ¨uber eine Struktur aufgetragen werden, die bereits eine Profilh¨ohe von 50 bis 60 nm besaß. Die unebene Polyimidschicht war bei der vorangehenden optischen Lithographie kein Nachteil, da Fehler in der Gr¨oßenordnung von wenigen Mikrometern dort vernachl¨assigbar waren, bei der Elektronenstrahllithographie jedoch nicht. Auf welche Weise die bereits vorhandenen Gold-strukturen die Dicke und Beschaffenheit der elektronischen Lackschicht beeinflusst haben, wurde bisher nicht untersucht.
Abb. 4.2: Feinstruktur auf Silizium als Er-gebnis der Elektronenstrahllitho-graphie:
Zu sehen sind die ¨Uberlapp-Pads zur Grobstruktur sowie die inneren Goldleiterbahnen mit einer Dicke von 1µm und aufsteigenden Ab-st¨anden von 15µm bis 24µm.
Im hier vorliegenden Fall ¨außerten sich diese Umst¨ande darin, dass der Elektronenlack trotz gleicher Belichtung mit dem Elektronenstrahl an verschiedenen Stellen unterschiedlich gut be-lichtet war und es so Probleme beim Lift-Off gab. Meistens war der Lack auf den inneren, d¨unnen Bahnen unzureichend belichtet und l¨oste daher im Acetonbad das dar¨uber gedampf-te Gold ab, da hier das Metall keinen Kontakt zum eigentlichen Substrat hatgedampf-te, sondern noch auf einer nicht wegentwickelten Lackschicht lag. Dies gibt Anlass zur Annahme, dass Polyimid und bereits vorhandene Goldstrukturen das Lackprofil beim Aufschleudern derart beeinflussen, dass bei den hier benutzten Parametern eine dickere Lackschicht zur¨uckbleibt als angenommen. Die f¨ur eine erfolgreiche Probenherstellung in diesem Prozess-Schritt er-forderlichen Parameter konnten aus Zeitgr¨unden nicht mehr gefunden werden, da sie nicht aus Datenbl¨attern zu diesem Prozess ersichtlich sind, sondern aus eigenen Versuchsreihen optimiert werden m¨ussen.
Ahnliche Probleme zeigten sich auf oxidiertem Silizium als Substrat. Zwar gab es hier¨ keine Unebenheiten aufgrund der nicht vorhandenen Polyimidschicht, aber es traten ebenso St¨orungen in der Lackstruktur durch die Vorbehandlung mittels optischer Lithographie auf.
Auswirkungen der Siliziumnitrit-Schicht der Substrate wurden nicht untersucht, k¨onnen aber ebenso einen negativen Einfluss auf das Lithographieverfahren haben.
Auf noch nicht vorstrukturierten Silizium-Substraten ohne isolierende Oxid- und ohne Po-lyimidzwischenschicht wurden Teststrukturen gefertigt, wie sie in Abbildung 4.2 zu sehen sind. Man erkennt die ¨außeren 30µm breiten Pads, die den Kontakt zu den Grobzuleitungen herstellen sollen, sowie die 1µm breiten Leiterbahnen, die im Inneren aufsteigende Abst¨ande von 15µm, 18µm, 21µm und 24µm besitzen. Zwischen diesen Leiterbahnen sollen sp¨ater die gestreckten DNS-Molek¨ule zu liegen kommen.
4.3 Anbindung der DNS an Gold
Um die Anbindung von DNS an Gold-, Glas-, beziehungsweise Polyimidstrukturen zu testen, wurden Glas/Gold- und Glas/Polyimid-Kantenstrukturen gefertigt. Somit konnten zun¨achst Schwierigkeiten aufgrund einer komplizierten lithographischen Substratstruktur ausgeschlos-sen werden. Auf solche Strukturen wurde DNS gem¨aß dem in Kapitel 3.5 beschriebenen Verfahren aufgebracht und unter dem Mikroskop untersucht. Ein erstes Ergebnis ist in Ab-bildung 4.3 zu sehen. Das Bild zeigt DNS (gr¨un) auf einem Glas/Gold-Substrat (schwarz),
4.3 Anbindung der DNS an Gold
Abb. 4.3: DNS unspezifisch angeheftet:
DNS haftet unspezifisch, das heißt nicht ¨uber die Thiolbindung, an der Substratoberfl¨ache. An einigen Stellen ist sie zu gr¨oßeren Klumpen verklebt.
die allerdings schlecht oder unspezifisch (d. h. nicht ¨uber Thiolgruppen) an der Oberfl¨ache
”klebt“. In diesem Bild ist nicht zu erkennen, ob sich an der Stelle der Aufnahme Gold oder Glas als Unterlage befindet. Daher kann hiermit nur ein Hinweis gegeben werden, nach welchen Strukturen unter dem Mikroskop zu suchen ist.
Ein zun¨achst unerwartetes Ergebnis ist in Abbildung 4.4 zu sehen. Der DNS-Tropfen auf dem Substrat ist am Rand leicht eingetrocknet. In dem daraus entstehenden Meniskus hat sich DNS gestreckt. Auf dem Bild erkennt man vereinzelte gestreckte DNS-Str¨ange, die nach einer groben Absch¨atzung unter dem Mikroskop eine L¨ange von 12 bis 18µm besitzen, was in etwa der relaxierten Konturl¨ange der DNS entspricht. Dieser Streckvorgang wurde bei diesen Versuchen nicht kontrolliert und ist somit ein Zufallsprodukt, er zeigt aber, dass es prinzipiell m¨oglich ist, DNS auf den hier benutzten Substraten zu strecken.
Auf einem weiteren Glas/Gold-Substrat konnte eine unterschiedliche Anheftung der DNS-Molek¨ule an die Unterlage je nach Substrat nachgewiesen werden. Das Glas der verwendeten Substrate war unbehandelt oder nur mit einer hydrophoben Silanschicht versetzt. Dennoch enth¨alt es an seiner Oberfl¨ache viele nicht abges¨attigte chemische Molek¨ulgruppen
(beispiels-Abb. 4.4: Gestreckte DNS-Str¨ange:
In der rechten Bildmitte, unterhalb des großen Flecks, sind einzelne, gestreckte DNS-Str¨ange zu erken-nen. Ihre L¨ange entspricht grob der relaxierten Konturl¨ange der ver-wendetenλ-DNS.
Abb. 4.5: DNS auf Glas:
Auf der oberen linken Bildh¨ alf-te erkennt man den DNS-Teppich auf einem Glassubstrat. Er ist fast unbeweglich, das homogene Bild ist auf die unspezifischen Bindun-gen der DNS zur¨uckzuf¨uhren, die somit in verschiedenen Positionen je nach Anheftungspunkt auf dem Glas liegt.
weise –OH), an die die DNS unspezifisch an beiden Enden oder ¨uber ihr R¨uckgrat binden kann. Um eine Bindung der DNS an Glas zu verhindern, wie es im endg¨ultigen Experiment vorgesehen ist, muss daher die Glasoberfl¨ache noch chemisch behandelt werden, um bindungs-f¨ahige Gruppen abzus¨attigen, so dass sich keine freien Bindungsstellen zur DNS bieten. Im vorliegenden Experiment
”klebt“ das Molek¨ul einer solchen Bindung allerdings fast unbeweg-lich auf der Substratoberfl¨ache. Ein solcher Fall ist in Abbildung 4.5 zu sehen. Man erkennt
¨ahnlich wie in Abbildung 4.3 keine Strukturen, sondern nur einen eher homogenen, gr¨unen
”DNS-Teppich“. Bei Live-Aufnahmen mit dem Mikroskop sind in diesem Bereich nur wenige Bewegungen zu sehen. Unten rechts im Bild nimmt die DNS-Konzentration ab, dort erfolgt der ¨Ubergang zum anderen Substrat. Eine genauere Analyse dieses ¨Ubergangs wird im ¨ uber-n¨achsten Absatz gegeben.
Abbildung4.6ist auf der gleichen Probe entstanden, allerdings auf der Goldschicht. Im Ge-gensatz zum vorherigen Bild erkennt man hier eine spezifische Anbindung der DNS-Molek¨ule an die Goldoberfl¨ache. Die DNS ist an ihren thiolmodifizierten Enden an das Goldsubstrat gebunden und steht in z-Richtung aus der Bildebene heraus, was anhand der
”Punkstruktur“
Abb. 4.6: DNS auf Gold:
Auf der unteren rechten Bildh¨ alf-te erkennt man die ¨uber das Thiol an das Gold angeheftete DNS. Die Molek¨ule bewegen sich im Live-Bild in Zitterbewegungen um ihren Anheftungspunkt.
4.3 Anbindung der DNS an Gold
Abb. 4.7: DNS auf Chromoxid an der Glas/
Chromoxid/Gold-Grenzfl¨ache:
Diagonal in der Bildmitte ist der Chromoxid-Streifen zu erkennen, auf dem keine DNS haftet. Links oben ist DNS auf Glas, rechts un-ten im Bild auf Gold gebunden, die unterschiedlichen Bindungsty-pen sind hier gut unterscheidbar.
im Gegensatz zu den gestreckten Strukturen aus Abbildung 4.4 zu erkennen ist. Bildlich ist daher ein
”DNS-Wald“ aus der Vogelperspektive zu sehen. Die nach oben stehenden Molek¨ule sind zum großen Teil noch verkn¨ault, bewegen sich aber in Zitterbewegungen um ihren An-heftungspunkt. Im Live-Bild unter dem Mikroskop ist daher der Unterschied zu einem reinen Glassubstrat deutlich an dieser Bewegung erkennbar. Oben links in der Abbildung nimmt wiederum die DNS-Konzentration ab, da hier der ¨Ubergang zur anderen Schicht beginnt.
Die Glas/Gold-Substrate wurden in der Aufdampfanlage hergestellt, in der die Glassub-strate teilweise abgedeckt wurden, um so die Kantenstruktur zu erhalten. F¨ur Gold ist auf Glas allerdings eine d¨unne Chromschicht als Haftvermittler n¨otig. Aufgrund der Geometrie der Aufdampfanlage gibt es zwischen Glas und Gold beim ¨Ubergang einen schmalen Streifen 5 nm dicken Chroms, welches bei Bel¨uftung der Anlage nach den beiden Bedampfungsschrit-ten oxidiert. Das Chromoxid deckt die unges¨attigten OH-Gruppen des Glassubstrates ab, bietet aber selbst keine Bindungsm¨oglichkeiten f¨ur das Thiol am Ende des DNS-Strangs. In Abbildung4.7ist dieser schmale Chromoxidstreifen zu sehen, er ist dunkel, da fast keine DNS an ihm gebunden ist. Links oben ist wiederum die Glasoberfl¨ache mit dem
”DNS-Teppich“ zu erkennen, rechts unten der spezifisch an das Gold gebundene
”DNS-Wald“.
F¨ur einen weiteren Anheftungsversuch wurde eine Glas/Polyimid-Kante auf einem Glas-substrat gefertigt. Dieser Versuch sollte das Verhalten von DNS auf Polyimid im Gegensatz zu Glas charakterisieren. Die zugrundeliegende Fragestellung bei diesem Test war, inwieweit man eine Behandlung der Glasoberfl¨ache zur Verhinderung von unspezifischer DNS-Anheftung vor-antreiben sollte oder ob vielmehr eine Optimierung der Lithographie auf Polyimid anzusetzen ist. Polyimid ist chemisch inert, hat keine freien Molek¨ulgruppen und h¨alt großen mechani-schen Belastungen stand. In Abbildung 4.8 ist die Polyimid/Glas-Grenzschicht abgebildet.
Wie erwartet ist die Polyimidschicht links unten v¨ollig frei von DNS, wobei auf Glas das bekannte Verhalten zu erkennen ist. Hierbei ist zun¨achst nicht klar, ob auf Polyimid wirklich keine DNS bindet oder ob seine leicht gelbliche F¨arbung den einstrahlenden blauen Lichtstrahl beziehungsweise das gr¨une Streulicht der YOYO-Molek¨ule absorbiert. Bei Aufpipettierung ei-ner hochkonzentrierten DNS-L¨osung auf das Polyimid ohne Absp¨ulen wurde jedoch eindeutig gr¨unes Fluoreszenzlicht beobachtet. Somit ist es eindeutig, dass Polyimid keine DNS bin-det, daher sollte die Lithographie auf Substraten mit vorhandener Polyimidschicht optimiert werden. Polyimid hat sich durch diese Tests als bisher bester Untergrund erwiesen.
Abb. 4.8: DNS auf Polyimid:
Links unten befindet sich das Poly-imid, auf dem keine DNS-Molek¨ule haften. In der rechten oberen Bild-h¨alfte zeigt sich wieder das bekann-te Haftungsverhalbekann-ten auf einer un-behandelten Glasschicht.
Als weitere Tests zur Anbindung von DNS bieten sich nun Gold/Polyimid-Substrate auf Glas oder auch Kombinationen von Silizium und Gold mit und ohne Polyimidschicht an. Somit kann das Bindungsverhalten von (oxidiertem) Silizium im Vergleich zu Polyimid und Glas charakterisiert werden. Aus Zeitgr¨unden konnten diese Tests in der vorliegenden Diplomarbeit nicht mehr durchgef¨uhrt werden, lassen sich aber im Anschluss daran schnell verwirklichen.
Offen dabei bleibt immer noch die Frage, wie sich das Streckverhalten von DNS auf Polyimid im Gegensatz zu den aus der Literatur bekannten Daten auf Glas ver¨andert.
4.4 Streckung der DNS und Leitf¨ ahigkeitsmessungen
Wie aus den ersten drei Abschnitten dieses Kapitels ersichtlich, konnten Streckexperimente und Leitf¨ahigkeitsmessungen nicht mehr im Rahmen dieser Diplomarbeit durchgef¨uhrt wer-den.
Als Vorbereitung f¨ur sp¨atere Messungen diente der in Kapitel 3.6 beschriebene Proben-halter, mit dem ein elektrisches Feld ¨uber die DNS-Proben angelegt werden konnte. Da der Arbeitsabstand des ¨Olimmersionsobjektivs sehr gering war (unter 1 mm), aber die Fixierung der Probe sehr stabil gegen Durchbiegen sein musste, wurde der Halter aus Plexiglas sehr eng an das Objetiv gef¨uhrt. Dadurch kam der ¨Oltropfen auf dem Objektiv stets mit dem Halter in Ber¨uhrung und floss ¨uber ihn ab. Deshalb konnte auf diese Weise keine im elektrischen Feld gestreckte DNS detektiert werden.
Da auch die Anheftung der DNS auf Gold noch zus¨atzlicher und intensiver Forschungsar-beit bedarf, wurden zun¨achst keine weiteren Streckexperimente durchgef¨uhrt. Die n¨achsten Schritte auf diesem Gebiet, sowie bei der anschließenden Leitf¨ahigkeitsmessung werden in Kapitel 6erl¨autert.
5 Zusammenfassung
In dieser Diplomarbeit wurden die Grundlagen zur weiteren Erforschung der Leitf¨ahigkeit der DNS erarbeitet. Bei der Miniaturisierung integrierter Schaltungen in der Mikroelektronik k¨onnte eine leitf¨ahige DNS beispielsweise einen großen Nutzen darstellen (Kapitel1und2.2).
Die chemische und r¨aumliche Struktur der DNS wurde in einem kurzen ¨Uberblick dargelegt (Kapitel2.1). Sie besteht aus einem zweistr¨angigen Zucker-Phosphat-R¨uckgrat, welches wen-deltreppenartig zu einer Doppelhelix verdreht ist. In der Mitte der Helix stehen Basenpaare aus Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin, die jeweils ¨ubereinanderliegende Ebenen bilden. Diese Ebenen k¨onnen durch mechanischen Zug (Stress) leicht gegeneinander verdreht werden. Planare Strukturen aus ringf¨ormigen Aromaten zeichnen sich oft durch schwach ge-bundene Elektronen inπ-Orbitalen aus, die zu einer Stromleitung beitragen k¨onnen. Durch Kontrolle dieses Stressfaktors und somit des Verkippungsgrades der DNS wird somit eine Leitf¨ahigkeitsmessung unter mechanischer Belastung m¨oglich.
Der Stand der bisherigen Forschung wurde vorgestellt (Kapitel2.4). Das Spektrum der Er-gebnisse von Leitf¨ahigkeitsmessungen bei DNS geht von einem guten Stromleiter ¨uber Halb-leiter, Tunnelstromkontakt, Supraleiter bei tiefen Temperaturen bis hin zum Isolator. Dies gibt Anlass zur Annahme, dass ihre Leitf¨ahigkeit stark von weiteren Faktoren (Verteilung der Basenpaare, mechanischer Zug/Spannung, chemische Umgebung, etc.) abh¨angt, die bei einer aussagekr¨aftigen Messung mitkontrolliert werden m¨ussen.
Mittels optischer und Elektronenstrahllithographie wurden Leiterbahnen aus Gold auf Glas-und Siliziumsubstraten der Gr¨oße 24 mm mal 24 mm hergestellt, die es erlauben, DNS mit
Mittels optischer und Elektronenstrahllithographie wurden Leiterbahnen aus Gold auf Glas-und Siliziumsubstraten der Gr¨oße 24 mm mal 24 mm hergestellt, die es erlauben, DNS mit