Silicon-on-insulator based thin-film resistor for the detection of biomolecular interactions [Elektronische Ressource] / Michael G. Nikolaides

Technische Universit¨at Munc¨ henPhysik-DepartmentLehrstuhl fur Biophysik E22¨SILICON-ON-INSULATOR BASEDTHIN-FILM-RESISTOR FOR THE DETECTION OFBIOMOLECULAR INTERACTIONSMichael G. NikolaidesVollstandiger¨ Abdruck der von der Fakult¨at fur¨ Physikder Technischen Universitat Munchen¨ ¨zur Erlangung des akademischen Grades einesDoktors der Naturwissenschaftengenehmigten Dissertation.Vorsitzender: Univ.-Prof. Dr. A. J. BurasPrufer¨ der Dissertation:1. Univ.-Prof. Dr. A. Bausch2. Dr. G. AbstreiterDie Dissertation wurde am 02.08.2004 bei der Technischen Universitat¨ Munc¨ hen eingereichtund durch die Fakultat fur Physik am 05.08.2004 angenommen.¨ ¨iiFur¨ Eva und SophiaiiiivTable of ContentsZusammenfassung 1Summary 3Introduction 51 Basic Principles 91.1 The SiO/ElectrolyteInterface ..................... 921.1.1. Poisson-Boltzman Theory and Grahame Equation . . . . . . . 91.1.2. Relation between Surface Charge and pH (Site-Binding Theory) 111.2 ISFET BasedSensorDevices ...................... 141.3 Properties of Silicon-On-Insulator (SOI) . . . . . . . . . . . . . . . . 171.4 Solid Supported Lipid Membranes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Materials and Methods 252.1 SensorProduction ............................ 252.2 (Bio-)chemical Preparation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.2.1.ElectrolyteBuffers........................ 312.2.2.SurfacePasivation 322.2.3. Preparation Methods for Lipid Membrane Experiments . . . . 362.