Transport électronique dans l’ADN

Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : Introduction
I. Introduction
II. Description de la molécule d’ADN
II.1. Structure chimique
II.2. Structure spatiale
II.2.1. Forme A
II.2.2. Forme B
II.2.3. Forme Z
II.2.4. Triplex et quadruplex
II.3. Dénaturation de l’ADN
II.4. Etirement de l’ADN
III. ADN en solution
III.1. Condensation des contre-ions
III.2. Neutralisation de la charge
III.2.1. Paramètres pertinents du système
III.2.2. Solution à une composante
III.2.3. Solution à deux composantes
III.2.3.1. Effet de la valence des ions
III.2.3.2. Effets géométriques
III.2.4. Interaction spécifique des cations
III.3. Condensation de l’ADN
III.3.1. Présentation
III.3.2. Origine des structures ordonnées
III.3.3. Interaction entre molécules d’ADN
III.3.4. Conséquences
III.3.4.1. Pour le dépôt d’ADN
III.3.4.1.1 Structure avec beaucoup de brins
III.3.4.1.2. Structure intermédiaire
III.3.4.1.3. Structure avec peu de brins
III.3.4.2. Pour la conduction
IV. Méthodes de dépôt
IV.1. Introduction
IV.2. Traitement des surfaces
IV.3. Différentes techniques
IV.3.1. Greffage
IV.3.2. Peignage moléculaire
IV.3.3.Etirement par un flot
IV.3.4. Piège électrostatique
IV.4. Mesure des hauteurs à l’AFM
V. Mesures électriques
V.1. Introduction
V.2. Modèles de conduction
V.2.1. Transfert intramoléculaire
V.2.1.1. Vitesse de transfert
V.2.1.2. Super échange
V.2.1.3.Cas de l’ADN
V.2.1.4. Distance de saut variable
V.2.1.5. Saut de polaron
V.2.2. Transport à travers une molécule entre deux électrodes
V.2.2.1. Injection des charges
V.2.2.2. Approche de Bardeen
V.2.2.3. Approche de Landauer
V.3. Mesures électriques
V.3.1. ADN conducteur
V.3.2. ADN semi-conducteur
V.3.3. ADN isolant
V.3.4. Effet de la température
V.3.5. Effet de l’environnement
V.4. Conclusion des mesures électriques
VI. Conclusion Générale
Chapitre II : Techniques expérimentales
I. Introduction
II. Microscopie champ proche
II.1. Introduction
II.2. Microscope à effet tunnel
II.3. Microscopie à force atomique
II.3.1. Le mode contact
II.3.2. Le mode non contact
II.3.3. Le mode intermittent ou tapping
II.3.4. Microscopie optique champ proche
II.3.5. AFM et STM ?
II.3.6. Le renouveau du mode non contact
II.4. Description de l’appareil
II.4.1. Les pointes
II.5. Description des différents modes
II.5.1. Description de l’interaction pointe surface
II.5.1.1. Courbe d’approche retrait
II.5.1.2. Mode contact
II.5.1.3. Modes oscillants
II.5.1.3.1. Oscillateur harmonique
II.5.1.3.2. Cas de l’oscillation verticale
II.5.1.4. Mode oscillation latérale
II.5.2. Application à l’imagerie
II.5.2.1. Principe
II.5.2.2. Mode contact
II.5.2.3. Tapping mode
II.5.2.4. Tapping mode deflection
II.5.2.5. Mode non-contact
II.5.2.6. Mode oscillation latérale
II.5.2.7. Interprétation des images AFM
II.5.2.7.1. Effet de la dissipation
II.5.2.7.2. Cas de contraste d’élasticité
II.5.2.7.3. Effet de la couche d’eau
II.5.2.7.4. Convolution
II.5.2.8. Conclusion : AFM en pratique
II.5.3. Mesures électriques
II.5.1.1. Lift mode
II.5.1.2. EFM
II.5.1.3. Conducting AFM
II.5.1.3.1. Présentation
II.5.1.3.2. Problèmes du contact électrique
II.5.1.3.3. Caractéristiques courant – tension
II.5.1.3.3.1. Protocole
II.5.1.3.4. Imagerie en courant
III. Mesures électriques sur des électrodes fixes
IV. Préparation des surfaces
IV.1. Dépôt de molécules
IV.1.1. Principe du greffage
IV.1.1. Nettoyage du substrat
IV.1.2. Greffage de la molécule
IV.1.3. Silane amine
IV.1. Dépôt de polymères
IV.1. SiH[111]
IV.1. Pentacène
V. Caractérisation des surfaces
V.1. Caractérisation avec les énergies de surface
V.1.1. Equation de Young – Dupré
V.1.2. Equation d’Owens-Wendt
V.1.3. Mise en œuvre
V.2. Caractérisation à l’AFM
VI. Manipulation et observation de l’ADN
VI.1. Solutions d’ADN
VI.2. ADN fluorescent
VI.3. Observation au microscope
VII. Réalisation d’électrodes
VII.1. Lithographie électronique
VII.2. Lithographie optique
VIII. Conclusion
Chapitre III : Dépôt d’ADN
I. Introduction
II. Surface à contraste chimique
II.1. Problématique
II.2. Objectif
II.3. Obtention de contraste chimique
II.3.1. Test de greffage pleine plaque
II.3.2. Surface à contraste chimique
II.3.2.1. Protocole
II.3.2.2. Masque utilisé
II.3.2.3. Résultats
II.3.2.4. Conclusion
III. Dépôt d’ADN
III.1. Présentation
III.2. Méthode de la goutte
III.2.1. Variante du peignage moléculaire
III.2.2. Caractérisation de l’ADN déposé
III.2.2.1. Orientation des brins d’ADN
III.2.2.2. ADN entremêlé
III.2.2.3. Densité en fonction du pH
III.2.2.3.1. Protocole
III.2.2.3.2. Résultats
III.2.2.3.3. Interprétation
III.2.2.4. Longueur de l’ADN
III.2.2.4.1. Protocole
III.2.2.4.2. Résultats
III.2.2.5. Densité en fonction du temps d’incubation
III.2.2.5.1. Protocole
III.2.2.5.2. Résultats
III.2.2.5.3. Interprétation
III.2.3. Conclusion
III.3. Deuxième méthode : Séchage d’un goutte
III.3.1. Présentation
III.3.2. Conclusion
III.4. Discussion
III.4.1. Point de fixation de l’ADN sur la surface
III.4.2. Structure de l’ADN sur la surface
III.5. Mesure de la hauteur de l’ADN
III.5.1. Protocole
III.5.2. résultats
III.5.3. Interprétation
IV. Conclusion
Chapitre IV : Mesures électriques
I. Introduction
II. Mesures sur des électrodes
III. AFM – Conducteur
III.1. Introduction
III.2. Problème de la métallisation
III.2.1. Configuration de la jonction électrode/ADN
III.2.2. ADN posé sur l’électrode
III.3. Mesure en imagerie de courant
III.3.1. Deux mesures directes avec du pentacène
III.2.3.1. Sur SiO2
III.2.3.2. Sur une surface terminée amine
III.3.2. Conclusion
III.4. Caractéristique courant – tension
III.4.1. Introduction
III.4.2. Caractéristiques principales des mesures de courant
III.4.2.1. Asymétrie
III.4.2.2. Dépendance vis-à-vis du sens de variation de la tension
III.4.2.3. Reproductibilité des mesures
III.4.2.4. Mesure en fonction du temps
III.4.3. Interprétation des résultats
III.5. Mesure en fonction de la distance et de la taille du système
III.5.1. Modèle tunnel
III.5.2. Modèle ohmique
III.5.3. Hopping
III.5.4. Conclusion sur les différents modèles
IV. EFM
V. Fibres d’ADN
VI. Conclusion
Conclusion générale