IT201600073462A1 - "NANOSTRUCTURED, CONDUCTIVE, FREE-STANDING, FLEXIBLE AND BIODEGRADABLE MICRO-CHIPS VIA SINGLE-STEP LIFT-OFF ASSISTED BY BIOLOGICAL SYSTEMS" - Google Patents

"NANOSTRUCTURED, CONDUCTIVE, FREE-STANDING, FLEXIBLE AND BIODEGRADABLE MICRO-CHIPS VIA SINGLE-STEP LIFT-OFF ASSISTED BY BIOLOGICAL SYSTEMS"

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IT201600073462A1
IT201600073462A1 IT102016000073462A IT201600073462A IT201600073462A1 IT 201600073462 A1 IT201600073462 A1 IT 201600073462A1 IT 102016000073462 A IT102016000073462 A IT 102016000073462A IT 201600073462 A IT201600073462 A IT 201600073462A IT 201600073462 A1 IT201600073462 A1 IT 201600073462A1
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membrane
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Giorgia Borriello
Lucia Petti
Riccardo Castagna
Massimo Rippa
Giuseppe Nenna
Rubina Paradiso
Giulio Murolo
Censi Sergio Bolletti
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Cosvitec Scarl
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Description

“MICRO-CHIP NANOSTRUTTURATI, CONDUTTIVI, FREE-STANDING, FLESSIBILI E BIODEGRADABILI TRAMITE LIFT-OFF A SINGOLO STEP ASSISTITO DA SISTEMI BIOLOGICI” "NANOSTRUCTURED, CONDUCTIVE, FREE-STANDING, FLEXIBLE AND BIODEGRADABLE MICRO-CHIP THROUGH SINGLE STEP LIFT-OFF ASSISTED BY BIOLOGICAL SYSTEMS"

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

La presente invezione riguarda la metodologia per l'ottenimento di substrati plasmonici e micro/nano-chip e substrati flessibili, nanopatternati, conduttivi, otticamente attivi, idrosolubili e biodegradabili attraverso lift-off a singolo step. L'elemento chiave della metodologia è il semplice uso di una soluzione acquosa di Virus di tipo T (Tblisi) alla temperatura di 47-48<t>C, depositati su un substrato d'oro nanopatternato mediante litografia a fascio elettronico (EBL), e a sua volta posto su uno strato di polimero ZEP520A. I batteriofagi (virus), in queste condizioni sperimentali, formano uno strato che aderisce all'oro. Contemporaneamente, l'acqua della soluzione penetra al di sotto della membrana e si interpone tra oro e polimero, consentendo la formazione e il distacco di una membrana a due strati costituita da un layer di fagi e da un layer di oro. La metodologia attualmente in uso per ottenere il lift-off di strutture metalliche nanopatternate è solitamente rappresentata da una procedura a più passaggi che adopera solventi organici tipo acetone, developers (in cui il campione da sviluppare è immerso ad alta temperatura) e un ulteriore solvente organico per il lavaggio finale del substrato. In questo modo si ottengono substrati costituiti da pillars adesi ad un vetro conduttivo (solitamente dopato con indium tin oxide, ITO), mentre il film di metallo depositato su polimero viene "sacrificato", perché il polimero stesso è disciolto nella procedura di lift-off. Tali substrati possono essere usati per applicazioni nell'ambito della sensoristica, mediante tecniche di spettroscopia plasmonica LSPR (Localized Surface Plasmonic Resonance), SPR (Surface Plasmon Resonance) o non lineare, per esempio di tipo SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) o, più in generale, come detectors ottici/ fotonici, essendo sensibili a cambiamenti dell'indice di rifrazione in un intorno di qualche nanometro dal substrato. Il patterning via Electron Beam Lithography (EBL) è il metodo di elezione per ottenere risoluzioni nanometriche adatte ad una risposta plasmonica. La presente invenzione riguarda la generazione di substrati flessibili otticamente attivi, nanopatternati, conduttivi, idrosolubili e biodegradabili, ottenuti proprio grazie all'uso della tecnica di lift-off a singolo step. Nel caso della presente invenzione, il film metallico non viene sacrificato, ma è salvato perché adeso a virus di tipo T, che si self-assemblano a costituire una membrana biologica. Il procedimento porta alla formazione di membrane asimmetriche, ibride (organiche/inorganiche), perché formate da un lato dal film di metallo nanopatternato e conduttivo e, dall'altro, dalla parte organica che costiuisce il micro-film, non conduttivo, dei sistemi biologici usati (batteriofagi di tipo T). The present invention relates to the methodology for obtaining plasmonic and micro / nano-chip substrates and flexible, nanopatterned, conductive, optically active, water-soluble and biodegradable substrates through single-step lift-off. The key element of the methodology is the simple use of an aqueous solution of Virus type T (Tblysis) at a temperature of 47-48 <t> C, deposited on a nanopatterned gold substrate by means of electron beam lithography (EBL), and in turn placed on a layer of ZEP520A polymer. Bacteriophages (viruses), under these experimental conditions, form a layer that adheres to gold. At the same time, the water of the solution penetrates below the membrane and interposes itself between gold and polymer, allowing the formation and detachment of a two-layer membrane consisting of a phage layer and a gold layer. The methodology currently in use to obtain the lift-off of nanopatterned metal structures is usually represented by a multi-step procedure that uses organic solvents such as acetone, developers (in which the sample to be developed is immersed at a high temperature) and an additional organic solvent for the final washing of the substrate. In this way, substrates are obtained consisting of pillars adhered to a conductive glass (usually doped with indium tin oxide, ITO), while the metal film deposited on the polymer is "sacrificed", because the polymer itself is dissolved in the lift-off procedure. . These substrates can be used for applications in the field of sensors, by means of LSPR (Localized Surface Plasmonic Resonance), SPR (Surface Plasmon Resonance) or non-linear spectroscopy techniques, for example of the SERS type (Surface Enhanced Raman Scattering) or, more in general, as optical / photonic detectors, being sensitive to changes in the refractive index in a neighborhood of a few nanometers from the substrate. Patterning via Electron Beam Lithography (EBL) is the method of choice for obtaining nanometric resolutions suitable for a plasmon response. The present invention relates to the generation of optically active flexible substrates, nanopatterned, conductive, water-soluble and biodegradable, obtained precisely thanks to the use of the single-step lift-off technique. In the case of the present invention, the metal film is not sacrificed, but is saved because it adheres to T-type viruses, which self-assemble to form a biological membrane. The process leads to the formation of asymmetrical, hybrid (organic / inorganic) membranes, because they are formed on the one hand by the nanopatterned and conductive metal film and, on the other hand, by the organic part that constitutes the non-conductive micro-film of biological systems. used (T-type bacteriophages).

L'invenzione che qui descriviamo serve quindi alla produzione di nanocircuiti scritti su micro-membrane biologiche, idrosolubili, ecocompatibili al 100% e biodegradabili. The invention we are describing here therefore serves to produce nanocircuits written on biological, water-soluble, 100% eco-compatible and biodegradable micro-membranes.

Stato del l’arte State of the art

I cristalli e quasi-cristalli fotonici, oltre ad aver attratto considerevole interesse della comunità scientifica fin dal loro primo apparire, trovano ampio utilizzo a livello industriale. Essi vengono impiegati in una vasta gamma di applicazioni che spaziano dai metamateriali, alla plasmonica, alla diagnostica e nano-diagnostica, sensoristica, bio-sensoristica, diplays, et cetera. Photonic crystals and quasi-crystals, in addition to having attracted considerable interest from the scientific community since their first appearance, are widely used on an industrial level. They are used in a wide range of applications ranging from metamaterials, plasmonics, diagnostics and nano-diagnostics, sensors, bio-sensors, diplays, et cetera.

La fabbricazione di cristalli fotonici, ad oggi, può essere fondamentalmente realizzata mediante tre tipi di tecniche (omettiamo qui molte altre tecniche, tra cui la nanolitografia per mezzo di tip di Microscopi a Forza Atomica, perché è ancora in via di sviluppo e non riesce ancora a coprire aree nell'ordine del millimetro in tempi rapidi): a) attraverso l'impiego di un cannone a fascio elettronico (e-beam lithography, EBL); b) attraverso l'impego della luce, e cioè mediante interferenza di fasci laser su substrati polimerizzabili (Applied Physics Letters, 2007); c) mediante la chimica del self-assembling di micro-/nano-particelle. Da una parte, però, l'uso di interferenza di fasci laser, pur potendo permettere un semplice approccio a scala sub-micrometrica, non permette una definizione nanometrica tale da risultare efficace per strutture plasmoniche, per i noti limiti imposti dalla diffrazione della luce. D'altra parte, l'uso del self-assembling di micro/nano particelle non permette un controllo perfetto delle geometrie desiderate. The fabrication of photonic crystals, to date, can be basically carried out using three types of techniques (we omit here many other techniques, including nanolithography by means of Atomic Force Microscope tips, because it is still under development and still fails to cover areas in the order of a millimeter quickly): a) through the use of an electron beam cannon (e-beam lithography, EBL); b) through the use of light, that is through the interference of laser beams on polymerizable substrates (Applied Physics Letters, 2007); c) through the self-assembling chemistry of micro- / nano-particles. On the one hand, however, the use of laser beam interference, while allowing a simple sub-micrometric scale approach, does not allow a nanometric definition such as to be effective for plasmonic structures, due to the known limits imposed by the diffraction of light. On the other hand, the use of self-assembling of micro / nano particles does not allow perfect control of the desired geometries.

Entrambe le tecniche sopra riportate, quindi, non consentono la creazione di strutture quasi-periodiche - anch'esse molto importanti in contesti di plasmonica - in cui si necessita la modifica di un singolo dettaglio della struttura (con la luce è possibile realizzare quasi-cristalli di tipo Penrose, ma non è possibile indurre specifiche lacune/difetti a scala nanometrica, tali da modificare localmente la configurazione/periodicità della struttura in questione): in altri termini, usando le due tecniche sopra riportate, si ottengono sì risoluzioni submicrometriche, ma non si possono cambiare singole regioni a nanoscala. La tecnica EBL, invece, permette un controllo nanometrico delle distanze e delle strutture ed è il mezzo di elezione, attualmente più usato, per la realizzazione di micro-chip e nanostrutture nell'industria della microelettronica. Both of the above techniques, therefore, do not allow the creation of quasi-periodic structures - which are also very important in plasmonics contexts - in which it is necessary to modify a single detail of the structure (with light it is possible to create quasi-crystals Penrose type, but it is not possible to induce specific gaps / defects at the nanoscale, such as to locally modify the configuration / periodicity of the structure in question): in other words, using the two techniques described above, submicrometric resolutions are obtained, but not individual regions can be changed at the nanoscale. The EBL technique, on the other hand, allows a nanometric control of distances and structures and is the currently most used means of choice for the realization of micro-chips and nanostructures in the microelectronics industry.

Di seguito vengono riportati lavori di letteratura allo stato dell’arte relativi alle tecniche di nanostrurazione: The following are state-of-the-art literature relating to nanostrurization techniques:

Dingjie Zheng, Dong Dong, Aixia Sang, Zhengqiaoruo Zhu, Min Zhu, Xudi Wang, “Nanopatterning using a simple bilayer lift-off process by transfer printing based on poly(dimethylsiloxane) templates”, IET Micro & Nano Letters, 2015, Voi.10, 11 ; Dingjie Zheng, Dong Dong, Aixia Sang, Zhengqiaoruo Zhu, Min Zhu, Xudi Wang, “Nanopatterning using a simple bilayer lift-off process by transfer printing based on poly (dimethylsiloxane) templates”, IET Micro & Nano Letters, 2015, Voi. 10, 11;

Chen Y., Peng K., Cui Ζ,: Ά lift-off process for high resolution patterns using PMMA/LOR resist stack’, Microeleron., Eng., 2004, 73- 74, pp. 278-281 ; Chen Y., Peng K., Cui Ζ ,: Ά lift-off process for high resolution patterns using PMMA / LOR resist stack ’, Microeleron., Eng., 2004, 73-74, pp. 278-281;

Chou S.Y., Krauss P.R., Renstrom P.J.: 'Imprint of sub-25 nm vias and trenches in polymers’, Appi. Phys. Lett., 1995, 67, (10-11), pp. Chou S.Y., Krauss P.R., Renstrom P.J .: 'Imprint of sub-25 nm vias and trenches in polymers', Appi. Phys. Lett., 1995, 67, (10-11), pp.

1537-1544; 1537-1544;

Belotti M., Torres J., Roy E.: 'Fabrication of SOI photonic crystal slabs by soft UV-nanoimprint lithography’, Microeleron., Eng., 2006, 83, (4-9), pp. 1773-1777; Belotti M., Torres J., Roy E .: 'Fabrication of SOI photonic crystal slabs by soft UV-nanoimprint lithography', Microeleron., Eng., 2006, 83, (4-9), pp. 1773-1777;

T aliai J., Berton K., Gordon M.: '4 Inch lift-off process by trilayer nanoimprint lithography’, J. Vac. Sci. Technol. B, 2005, 23, (6), pp. T aliai J., Berton K., Gordon M .: '4 Inch lift-off process by trilayer nanoimprint lithography', J. Vac. Sci. Technol. B, 2005, 23, (6), pp.

2914-2919; 2914-2919;

- Wan J., Shu Z., Deng S.R., Xie S.Q.: 'Duplication of nanoimprint templates by a novel SU-8/SÌ02/PMMA trilayer technique’, J. Vac. Sci. Technol. B, 2009, 27, (1), pp. 19-22; - Wan J., Shu Z., Deng S.R., Xie S.Q .: 'Duplication of nanoimprint templates by a novel SU-8 / SÌ02 / PMMA trilayer technique', J. Vac. Sci. Technol. B, 2009, 27, (1), pp. 19-22;

Li Z.W., Gu Y.N., Wang L.: 'Hybrid nanoimprint-soft lithography with sub-15 nm resolution’, Nano Lett., 2009, 9, (6), pp. 2306-2310; Li Z.W., Gu Y.N., Wang L .: 'Hybrid nanoimprint-soft lithography with sub-15 nm resolution', Nano Lett., 2009, 9, (6), pp. 2306-2310;

- Cui Z.: ’Nanofabrication technologies and application’, Beijing, PR China, 2009, pp. 252-253; 262-263; - Cui Z .: ’Nanofabrication technologies and application’, Beijing, PR China, 2009, pp. 252-253; 262-263;

- Steinbruchel C.: 'Universal energy dependence of physical and ionenhanced Chemical etch yields at low ion energy’, Appi. Phys. Lett., 1989, 55, (19), pp. 1960-1962) - Steinbruchel C .: 'Universal energy dependence of physical and ionenhanced Chemical etch yields at low ion energy', Appi. Phys. Lett., 1989, 55, (19), pp. 1960-1962)

Huigao Duan, Hailong Hu, Hui Kim Hui, Zexiang Shen and Joel K W Yang “Free-standing sub-10 nm nanostencils for thè definition of gaps in plasmonic antennas” Nanotechnology 24 (2013) 185301 Realizzazione de patterning litografico Huigao Duan, Hailong Hu, Hui Kim Hui, Zexiang Shen and Joel K W Yang "Free-standing sub-10 nm nanostencils for the definition of gaps in plasmonic antennas" Nanotechnology 24 (2013) 185301 Realization of lithographic pattern

La litografia a fascio elettronico (EBL), fortemente impiegata come supporto all’industria ICT (acronimo per "Information, Communication and Technology"), consente di realizzare strutture ad altissima risoluzione, dell’ordine di ~ 20 nm, con elevata ripetibilità e flessibilità, consentendo l’impiego di numerosi materiali ed un numero elevatissimo di geometrie. Electron beam lithography (EBL), heavily used as a support to the ICT industry (acronym for "Information, Communication and Technology"), allows the creation of very high resolution structures, of the order of ~ 20 nm, with high repeatability and flexibility , allowing the use of numerous materials and a very high number of geometries.

Le tecniche, complementari, per ottenere nanopatterning da EBL sono sostanzialmente riconducibili ad etching (metodo diretto) e lift-off (metodo indiretto). Esse rappresentano i due processi di trasferimento di patterns più conosciuti ed usati. Nel processo diretto, il polimero è prima patternato via EBL, quindi il resist è trasferito su substrato. A questo punto il resist funge da maschera per l'etching vero e proprio che può essere di tipo "dry" (prevede l'uso di gas o di ioni - per esempio di tipo RIE, acronimo per reactive ion etching - che non "bagnano" il campione) o "not dry", quando l'agente di etching è un liquido (Acido fluoridico, HF, per esempio). The complementary techniques for obtaining nanopatterning from EBL are essentially attributable to etching (direct method) and lift-off (indirect method). They represent the two most known and used pattern transfer processes. In the direct process, the polymer is first patterned via EBL, then the resist is transferred onto the substrate. At this point the resist acts as a mask for the actual etching which can be of the "dry" type (it involves the use of gas or ions - for example of the RIE type, acronym for reactive ion etching - that do not "wet "the sample) or" not dry ", when the etching agent is a liquid (hydrofluoric acid, HF, for example).

Nel processo di lift-off (qui ricordiamo che la nostra invenzione riguarda specificatamente una procedura di lift-off che porta alla produzione di substrati plsmonici a cristallo fotonico rigidi e free-standing), il film metallico è usualmente depositato su un resist positivo (che in sintesi è un polimero già formato, e la procedura di patterning riguarda la rottura di legami covalenti, mentre, su resist negativo, l'azione del patterning funziona mediante polimerizzazione, cioè con formazione di legami covalenti). In the lift-off process (here we recall that our invention specifically concerns a lift-off procedure that leads to the production of rigid and free-standing photonic crystal plasmonic substrates), the metal film is usually deposited on a positive resist (which in synthesis it is a polymer already formed, and the patterning procedure concerns the breaking of covalent bonds, while, on negative resist, the patterning action works through polymerization, i.e. with the formation of covalent bonds).

Il film di metallo che ricopre la parte superiore del polimero (resist) subisce una procedura di lift-off quando il polimero (resisi) è sciolto per azione del solvente appropriato, lasciando inalterata la struttura del film di metallo sulla parte di campione non coperta dal resist. The metal film that covers the upper part of the polymer (resist) undergoes a lift-off procedure when the polymer (resisi) is dissolved by the action of the appropriate solvent, leaving unaltered the structure of the metal film on the part of the sample not covered by the resist.

La tecnica di lift-off è più versatile dell'etching diretto perché può essere applicata per molti tipi di metalli diversi, mentre molti metalli - anche nobili -non sono sensibili all'etching. I resists positivi comunemente impiegati per il lift-off permettono anche la possibilità di un doppio strato aggiunto, nel caso in cui il film metallico superi il limite di spessore consentito (per esempio, esso risulta essere di ~ 100 nm per il PMMA: limite/soglia oltre il quale il PMMA non sostiene il filmino di metallo). Quindi per facilitare il lift-off si possono sovrappore più strati, tipo PMMA/P(MMA-MAA), PMMA/LOR, e PMMA ad alto peso molecolare / PMMA a basso peso molecolare. Comunque, per alcune strutture nanometriche (buchi o canali), può anche preferirsi il resist negativo, in quanto offre tempi di esposizione relativamente bassi. The lift-off technique is more versatile than direct etching because it can be applied to many different types of metals, while many metals - even noble ones - are not sensitive to etching. The positive resists commonly used for lift-off also allow the possibility of an added double layer, in the event that the metal film exceeds the permitted thickness limit (for example, it turns out to be ~ 100 nm for PMMA: limit / threshold beyond which the PMMA does not support the metal film). Therefore, to facilitate lift-off, several layers can be superimposed, such as PMMA / P (MMA-MAA), PMMA / LOR, and PMMA with high molecular weight / PMMA with low molecular weight. However, for some nanoscale structures (holes or channels), the negative resist may also be preferred, as it offers relatively low exposure times.

Come sopra menzionato, quindi, l'uso delle tecniche di lift-off per la creazione di substrati patternati per applicazioni nel campo della plasmonica o della fabbricazione di microchips, è ampiamente conosciuto ed usato, anche a livello industriale. As mentioned above, therefore, the use of lift-off techniques for the creation of patterned substrates for applications in the field of plasmonics or the manufacture of microchips is widely known and used, even at an industrial level.

Riassumendo, il lift-off metallico è solitamente eseguito mediante l'uso di solventi organici su fotresist positivi (PMMA, ZEP-520A) o negativi (SU-8). In summary, metallic lift-off is usually performed by the use of organic solvents on positive (PMMA, ZEP-520A) or negative (SU-8) photresists.

Per quanto riguarda i resist positivi, si può evidenziare come lo ZEP-520A (da ora in poi, in questo documento, semplicemente denominato con l'acronimo ZEP), rispetto al PMMA o ad altri acrilati, in generale, sia più performante. As for the positive resist, it can be highlighted how the ZEP-520A (from now on, in this document, simply called with the acronym ZEP), compared to PMMA or other acrylates, in general, is more performing.

Esso permette infatti di ottenere altissime risoluzioni a nanoscala, e offre alta sensibilità nel senso che sono sufficienti dosi basse di energia per ottenere le strutture desiderate. In sintesi, lo ZEP è il polimero di eccellenza per poter ottenere strutture a nanoscala. In fact, it allows to obtain very high resolutions at the nanoscale, and offers high sensitivity in the sense that low doses of energy are sufficient to obtain the desired structures. In summary, ZEP is the polymer of excellence for obtaining nanoscale structures.

Un esempio di procedura di nanopatterning sullo ZEP può essere descritta nei seguenti passaggi (cfr. Brevetto ZEP): An example of a nanopatterning procedure on the ZEP can be described in the following steps (see ZEP patent):

- si deposita lo ZEP per spin-coating su un substrato conduttivo (solitamente si tratta di vetro reso conduttivo da un coating di indium tin oxide (ITO)); il campione è tenuto per 5 minuti alla temperatura di 170 O su un hot -piate per rimuovere il solvente (anisole) residuo; - the ZEP is deposited by spin-coating on a conductive substrate (usually it is glass made conductive by an indium tin oxide (ITO) coating); the sample is kept for 5 minutes at a temperature of 170 O on a hot plate to remove the residual solvent (anisole);

- via EBL si crea il nanopattern sul filmino di ZEP; - via EBL the nanopattern is created on the ZEP film;

- il campione è sviluppato per mezzo di un developer (a diversi tempi di esposizione in concentrazioni diverse di developer e alccol isopropilico IPA) e sono rimosse le parti "bruciate" dall'azione dell'EBL sul resist positivo. A questo punto le strutture sono visibili sul substrato; - the sample is developed by means of a developer (at different exposure times in different concentrations of developer and IPA isopropyl alcohol) and the parts "burned" by the action of the EBL on the positive resist are removed. At this point the structures are visible on the substrate;

- si deposita un film di metallo (oro, per esempio; tipico spessore ~ 50 nm) sul campione nanopatternato via EBL; a questo punto, i pillars di oro sono adesi sull'ITO, mentre il film sottile del metallo ricopre il polimero ZEP. - a metal film (gold, for example; typical thickness ~ 50 nm) is deposited on the nanopatterned sample via EBL; at this point, the gold pillars are adhered to the ITO, while the thin metal film covers the ZEP polymer.

- si rimuove il film di oro di non interesse, lasciando adesi i pillars sul substrato, mediante procedura di lift-off. - the gold film of no interest is removed, leaving the pillars adhered to the substrate, by means of a lift-off procedure.

Tale procedura richiede: a) immersione del campione per 20-30 minuti in acetone; b) successiva immersione per 3 minuti nel solvente remover (Dimethylacetamide) alla temperatura di circa 80 Q (o N -Methyl-Pirrolidone a 30-35 *0); e c) la rimozione di tutte le parti residue anche per mezzo dell'azione meccanica per risciacquo del solvente sul campione. Quest'ultimo step richiede molto tempo e, comunque, un lift-off perfetto non è mai garantito; la generazione di formazioni tipiche (chiamate tecnicamente "ears"), cioè di oro che rimane mal adeso al susbtrato, con conseguente possibile distacco delle strutture di interesse non può essere esclusa. This procedure requires: a) immersion of the sample for 20-30 minutes in acetone; b) subsequent immersion for 3 minutes in the solvent remover (Dimethylacetamide) at a temperature of about 80 Q (or N-Methyl-Pyrrolidone at 30-35 ° C); and c) the removal of all residual parts also by means of the mechanical action by rinsing the solvent on the sample. This last step takes a long time and, in any case, a perfect lift-off is never guaranteed; the generation of typical formations (technically called "ears"), ie gold that remains badly adherent to the substrate, with consequent possible detachment of the structures of interest cannot be excluded.

Come è facile intuire dai passaggi sopra esposti, la buona riuscita di una procedura di lift-off, in simili condizioni sperimentali, rimane legata al fattore umano, cioè al grado di competenza dell'operatore. Allo stato dell'arte, non risulta un lift-off metallico per la creazione di nanostrutture che elimini del tutto il fattore umano, funzionando in automatico, in modo da ridurre praticamente a zero il rischio di un cattivo o non perfetto lift-off. As it is easy to guess from the above steps, the success of a lift-off procedure, in similar experimental conditions, remains linked to the human factor, that is to the degree of competence of the operator. At the state of the art, there is no metallic lift-off for the creation of nanostructures that completely eliminates the human factor, working automatically, in order to reduce the risk of a bad or not perfect lift-off to practically zero.

Allo stato dell'arte non è dato di conoscere una procedura di lift-off per ZEP che fa uso di agenti biologici in generale e, più in particolare, di batteriofagi e temperature relativamente basse (45-50‘C) At the state of the art it is not known a lift-off procedure for ZEP that uses biological agents in general and, more particularly, bacteriophages and relatively low temperatures (45-50 'C)

Di seguito vengono riportati lavori di letteratura allo stato dell’arte relativi alle tecniche di nanostrurazione per la realizzazione di lift-off metallico mediante l’utilizzo di resist elettronico (ZEP-520A): Below are state-of-the-art literature works relating to nanostrurization techniques for the creation of metal lift-offs by using electronic resist (ZEP-520A):

- J. W. Conway, “E-beam process for ZEP-520A to be used for Metal lift-off and RIE”, Stanford Nanofabrication Facility - Stanford University; - J. W. Conway, “E-beam process for ZEP-520A to be used for Metal lift-off and RIE”, Stanford Nanofabrication Facility - Stanford University;

(http://snf.stanford.edu/Process/Lithoaraphv/EBResist/ZEP520-Anisole.pdf ) (http://snf.stanford.edu/Process/Lithoaraphv/EBResist/ZEP520-Anisole.pdf)

D.R.S Cumming, S. Thomas, J.M.R. Weaver, S.P. Beaumont, “3 nm NiCr wire made with ebeam lithography and PMMA resist”, Microelectronic Engineering 30 (1996) 423-425; D.R.S Cumming, S. Thomas, J.M.R. Weaver, S.P. Beaumont, “3 nm NiCr wire made with ebeam lithography and PMMA resist”, Microelectronic Engineering 30 (1996) 423-425;

W. Chen, H. Ahmed, “Fabrication of sub-10nm structures by lift-off and by etching after electron beam exposure of polymethylmethacrylate resist on solid substrates”, Japanese Vacuum Science Technology B 11 (6), November-December 1993; W. Chen, FI. Ahmed, “Fabrication and physics of ~2 nm islands for single electron devices”, Journal Vacuum Science Technology B 13(6), November-December 1995; W. Chen, H. Ahmed, “Fabrication of sub-10nm structures by lift-off and by etching after electron beam exposure of polymethylmethacrylate resist on solid substrates”, Japanese Vacuum Science Technology B 11 (6), November-December 1993; W. Chen, FI. Ahmed, “Fabrication and physics of ~ 2 nm islands for single electron devices”, Journal Vacuum Science Technology B 13 (6), November-December 1995;

P. Carlberg, M. Graczyk, E.-L. Sarwe, I. Maximov, M. Beck, L. Montelius, “Lift-off process for nanoimprint lithography”, Microelectronic Engineering 67-68 (2003) 203-207 ) P. Carlberg, M. Graczyk, E.-L. Sarwe, I. Maximov, M. Beck, L. Montelius, "Lift-off process for nanoimprint lithography", Microelectronic Engineering 67-68 (2003) 203-207)

Sambrook J, Fritsch E.F., Maniatis T., 1989. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Pr; 2nd edition, London UK Sambrook J, Fritsch E.F., Maniatis T., 1989. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Pr; 2nd edition, London UK

- Free Standing e Conduttività - Free Standing and Conductivity

Anche la creazione di membrane nanopatternate conduttive e flessibili (non con generica risoluzione submicrometrica, ma con risoluzione di qualche nanometro), allo stato dell'arte rimane una sfida a tutti gli effetti. Even the creation of conductive and flexible nanopatterned membranes (not with generic submicrometric resolution, but with a resolution of a few nanometers), remains a challenge in all respects at the state of the art.

I lavori più recenti che riguardano la fabbricazione di micro-chip flessibili sono highlighted in articoli di riviste ad alto fattore d'impatto (Large-area photonic structures in freestanding films, APL 2007; Science 2016, On-chip and freestanding elastic carbon films for micro-supercapacitors), segno evidente che la loro riuscita è ben lungi dall'essere ottenuta in modo semplice e conveniente. The most recent works concerning the manufacture of flexible micro-chips are highlighted in articles in high impact factor journals (Large-area photonic structures in freestanding films, APL 2007; Science 2016, On-chip and freestanding elastic carbon films for micro-supercapacitors), a clear sign that their success is far from being achieved in a simple and convenient way.

Ottenere una struttura free standing nanopatternata flessibile richiede l'uso di solventi organici e di polimeri specifici (PDMS, PEDOT, per esempio) su cui trasferire il pattern. La conduttività è quindi associata a polimeri, e per natura intrinseca del polimero, fortemente limitata. In altre parole, oltre alla complessità dell'operazione di trasferimento del nano-pattern su una membrana free standing, allo stato dell'arte non si conoscono strutture flessibili in grado di sostenere un nanocircuito metallico patternato con tecnica EBL (la più usata, lo ricordiamo, per costruire strutture metalliche con risoluzione nanometrica ed il mezzo di elezione per ottenere lacune di periodicità in sistemi periodici) su film sottile. Obtaining a flexible free standing nanopatterned structure requires the use of organic solvents and specific polymers (PDMS, PEDOT, for example) on which to transfer the pattern. Conductivity is therefore associated with polymers, and by the intrinsic nature of the polymer, highly limited. In other words, in addition to the complexity of the nano-pattern transfer operation on a free standing membrane, at the state of the art there are no known flexible structures capable of supporting a metal nanocircuit patterned with the EBL technique (the most used, we remember it , to build metallic structures with nanometric resolution and the means of choice for obtaining periodicity gaps in periodic systems) on thin film.

In altre parole, il trasferimento del pattern su film sottile (nell'ordine di 1 di spessore) di polimero flessibile, se da un parte può anche essere ottenuto, dall'altra non permette la fabbricazione del nanocircuito (nanopattern conduttivo) col metallo desiderato. Si conoscono film ultrasottili di PET/PEDOT patternati e conduttivi, ma l'uso di metalli per la fabbricazione del cirucito rimane ben lungi dall'essere ottoenuto facilmente. In other words, the transfer of the pattern on a thin film (in the order of 1 thickness) of flexible polymer, if on the one hand it can also be obtained, on the other hand it does not allow the fabrication of the nanocircuit (conductive nanopattern) with the desired metal. Patterned and conductive ultra-thin PET / PEDOT films are known, but the use of metals for the manufacture of the circuit remains far from being easily controlled.

- Idrosolubilità e biodegradabilità del chip. Non si conoscono poi nanocircuiti su membrane idrosolubili. La completa idorosolubilità dei microchip rimane, infatti, allo stato dell'arte, ancora inesplorata. Da una parte, la convenienza di micro/nano-circuiti idrosolubili può essere intesa come un limite ad applicazioni nell'ambito della sensoristica, della micro-elettronica o dell'elettronica applicata in generale, d'altra parte la stessa idrsolubilità di un circuito può essere considerata una vera e propria risorsa, usata per molte applicazioni, tra cui la realizzazione di water fuses (fusibili ad acqua), per esempio, utili per prevenire corto-circuiti in caso di circuiti sensibili ad umidità anche di lievi dimensioni. - Water solubility and biodegradability of the chip. There are no known nanocircuits on water-soluble membranes. The complete water solubility of microchips remains, in fact, at the state of the art, still unexplored. On the one hand, the convenience of water-soluble micro / nano-circuits can be understood as a limit to applications in the field of sensors, micro-electronics or applied electronics in general, on the other hand the same water-solubility of a circuit can be considered a real resource, used for many applications, including the construction of water fuses, for example, useful for preventing short-circuits in the case of circuits sensitive to humidity even of slight dimensions.

Associato al concetto di idrosolubilità risulta anche l'eco-sostenibilità dei componenti hitech. Esso è senz'altro un altro parametro di cui tener conto, quando si voglia intraprendere una produzione industriale di chips. Ma la fabbricazione di nanociruciti plasmonici idrosolubili/biodegradabili ha valore per se, in quanto apre prospettive applicative illimitate, non solo per la fabbricazione di micro/nano-circuiti, ma per tutto il campo di applicazione che riguarda displays, e dispositivi opto-elettronici. Allo stato dell'arte, la biodegradabilità è quindi un fattore importantissimo per determinare la bontà di micro/nano-chips. In letteratura sono riportati free standing di polimeri che riguardano materie plastiche e la costruzione di circuiti su seta (biodegradabile, ma non idrosolubile). Queste tecniche sono complesse e, allo stato attuale, non possono certo dirsi facili da realizzarsi ed economiche (entrambi i paramentri, ripetiamo, sono necessari in prospettiva di usi industriali). The eco-sustainability of the hi-tech components is also associated with the concept of water solubility. It is certainly another parameter to take into account, when you want to undertake an industrial production of chips. But the fabrication of water-soluble / biodegradable plasmonic nanocirucites has value in itself, as it opens up unlimited application prospects, not only for the fabrication of micro / nano-circuits, but for the whole field of application concerning displays, and opto-electronic devices. At the state of the art, biodegradability is therefore a very important factor in determining the goodness of micro / nano-chips. Free standing of polymers concerning plastics and the construction of circuits on silk (biodegradable, but not water-soluble) are reported in the literature. These techniques are complex and, at present, they certainly cannot be said to be easy to implement and cheap (both parameters, we repeat, are necessary in view of industrial uses).

Non si conoscono quindi casi di circuiti nanometrici idrosolubili (essi sono importanti, per ulteriore esempio, laddove si necessita lo smaltimento di display da essi formati). Therefore, there are no known cases of water-soluble nanometric circuits (they are important, for a further example, where it is necessary to dispose of displays formed by them).

Inoltre, essendo i nanocircuiti idrosolubili che presentiamo in questo documento, fondamentalmente costituiti da proteine (Virus) e metallo, i micro/nanochip che proponiamo sono a tutti gli effetti completamente ricilcabili e riusabili per la costruzione di nuovi chips, mediante semplice filtrazione in acqua, si possono riottenere i materiali di partenza (cioè metallo - oro nel caso che qui riportiamo - e virus). Furthermore, being the water-soluble nanocircuits that we present in this document, basically made up of proteins (Viruses) and metal, the micro / nanochips we propose are fully recyclable and reusable for the construction of new chips, by simple filtration in water, you can get back the starting materials (ie metal - gold in the case we report here - and viruses).

- Ruolo dell'Operatore. Ad oggi le procedure per lift-off richiedono almeno il ruolo attivo di un operatore, e la necessità di usare solventi organici altamente tossici. E' evidente quindi il doppio vantaggio di ottenere un lift-off su aree di qualsiasi dimensione attraverso una semplice deposizione di un goccia d'acqua al substato e successivo trattamento in temperatura. In aggiunta, non si conoscono, allo stato dell'arte, procedure di liftoff a singolo step. Altresì, non è dato di trovare in letteratura l'uso di agenti biologici per ottenere lift-off di substrati nanopatternati. - Role of the Operator. To date, lift-off procedures require at least the active role of an operator, and the need to use highly toxic organic solvents. The double advantage of obtaining a lift-off on areas of any size by simply depositing a drop of water at the substrate and subsequent treatment at temperature is therefore evident. In addition, single-step liftoff procedures are not known at the state of the art. Furthermore, the use of biological agents to obtain lift-off of nanopatterned substrates is not known in the literature.

ESPOSIZIONE DELL'INVENZIONE EXPOSURE OF THE INVENTION

Per ottenere un liftoff a singolo step abbiamo sviluppato una tecnica che fa uso di agenti biologici, nella fattispecie virus di tipo T (Tblisi), che possono essere comperati ed accresciuti a bassissimi costi, e possono essere maneggiati senza particolari precauzioni essendo totalmente innocui per l'Uomo (il target di questi virus è il batterio Brucella Abortus). Il lift-off consiste semplicemente nella deposizione di una soluzione di virus Tblisi su substrato su cui deve eseguirsi la procedura di lift-off. Per ottenere una membrana biodegradabile, flessibile, nanostrutturata (patternata) di circa 1 cm di diametro e spessore di ~3 pm si deposita una goccia di ~ 500 pi di una sospensione acquosa di fagi Tblisi (concentrazione: 10<9>pfu/ml ) - su un campione patternato con tecnica EBL, e costituito da ~ 50 nm di oro depositato su ~ 90 nm di Polimero ZEP, a sua volta depositato, per spin coating, su substrato di ITO (spessore ~ 15 nm , posto su un vetrino di 1 mm di spsessore) e non sottoposto a procedura di lift-off. Il campione è quindi posto su un hot piate alla temperatura di 47 - 48 O per circa 30 minuti o, comunque, per il tempo sufficiente affinchè la goccia d'acqua su esso deposta non sia completamente evaporata. A questo punto, la membrana è pronta per essere usata e non sono richieste ulteriori procedure di lift-off, essendo già staccata dal substrato ed estraibile col semplice ausilio di pinzette. Alla fine del processo si ottengono: a) un substrato patternato 2D costituito di pillars di oro adesi all'ITO; b) la membrana, contentenente le strutture 2D complementari al substrato costituito di pillars (nanocavità al posto dei pillars). To obtain a single step liftoff we have developed a technique that makes use of biological agents, in this case type T virus (Tbilisi), which can be bought and increased at very low costs, and can be handled without particular precautions being totally harmless for the 'Human (the target of these viruses is the bacterium Brucella Abortus). The lift-off consists simply in the deposition of a solution of Tbilisi virus on the substrate on which the lift-off procedure has to be performed. To obtain a biodegradable, flexible, nanostructured (patterned) membrane approximately 1 cm in diameter and ~ 3 pm thick, a drop of ~ 500 µl of an aqueous suspension of Tblysis phages is deposited (concentration: 10 <9> pfu / ml) - on a sample patterned with the EBL technique, and consisting of ~ 50 nm of gold deposited on ~ 90 nm of ZEP Polymer, in turn deposited, by spin coating, on an ITO substrate (thickness ~ 15 nm, placed on a glass 1 mm thick) and not subjected to a lift-off procedure. The sample is then placed on a hot plate at a temperature of 47 - 48 O for about 30 minutes or, in any case, for the time sufficient so that the drop of water deposited on it has not completely evaporated. At this point, the membrane is ready to be used and no further lift-off procedures are required, being already detached from the substrate and removable with the simple aid of tweezers. At the end of the process the following are obtained: a) a 2D patterned substrate made up of gold pillars adhered to the ITO; b) the membrane, containing the 2D structures complementary to the substrate made up of pillars (nanocavities instead of pillars).

L'idea dell'uso di Virus Tblisi, nasce da osservazioni su: a) l'effetto dell'acido su substrati ZEP/oro determina la disgregazione di esse; b) la concentrazione di fagi critica ("critica" relativamente all'ottenimento del self lift-off), risulta essere proprio quella sopra riportata (10<9>pfu/ml); c) per ottenere il self lift-off è necessario il trattamento in temperatura; d) a temperatura ambiente, dopo evaporazione della goccia d'acqua, i fagi formano una sorta di tappeto/membrana di spessore micrometrico (minimo spessore misurato:~ 3 The idea of the use of Virus Tbilisi, arises from observations on: a) the effect of the acid on ZEP / gold substrates determines their disintegration; b) the concentration of critical phages ("critical" in relation to obtaining the self lift-off), turns out to be exactly that reported above (10 <9> pfu / ml); c) to obtain the self lift-off temperature treatment is necessary; d) at room temperature, after evaporation of the water drop, the phages form a sort of carpet / membrane of micrometric thickness (minimum measured thickness: ~ 3

Etanolo o Isopropanolo. Ethanol or Isopropanol.

Probabilmente, alla tempratura critica (quella sopra indicata di 47 - 48<t>C), i fagi rilasciano DNA che dovrebbe permettere il distacco dell'oro dal substrato. Contemporaneamente, la formazione di una membrana proteica adesa all'oro, ne garantisce la stabilità (agendo come una sorta di colla al substrato che ha subito lift-off) permettendo così la formazione della membrana desiderata e mantenendo intatte le nanostrutture in essa presenti. Esse risultano in forma di nanocavità complementari ai nanopillars in oro depositati su substrato di ITO. Probably, at the critical temperature (the one indicated above of 47 - 48 <t> C), the phages release DNA which should allow the detachment of the gold from the substrate. At the same time, the formation of a protein membrane adhered to the gold guarantees its stability (acting as a sort of glue to the substrate that has undergone lift-off) thus allowing the formation of the desired membrane and keeping the nanostructures present in it intact. They result in the form of nanocavities complementary to the gold nanopillars deposited on ITO substrate.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invenzione riguarda un procedura di lift-off che in un singolo step permette l'ottenimento contemporaneo di un substrato plasmonico nano-patternato 2D con nanopillars in oro di 50 nm di altezza e larghezza variabile (180 - 200 nm di diametro, in dipendenza delle caratteristiche della struttura che si vuole ottenere) e di una membrana flessibile, idrosolubile e biodegradabile, conduttiva ed otticamente attiva, patternata con nanocavità (larghezza delle nanocavità 180 - 200 nm di diametro; esse sono complementari ai nanopillars sopra descritti), e avente 2-6 ~pm di altezza, e 1 cm di diametro (larghezza ottenuta nelle condizioni sperimentali qui riportate; occorre però specificare che la larghezza della membrana può essere estesa o ridotta a piacimento da qualche micrometro di diametro a qualche centimetro di diametro a seconda della grandezza della goccia della sospensione acquosa di batteriofagi Tblisi che vengono depositati sul substrato di cui deve essere eseguito il lift-off ). Diamo di seguito i dettagli sperimentali del metodo che si vuole brevettare. The present invention relates to a lift-off procedure which in a single step allows the simultaneous obtaining of a 2D nano-patterned plasmonic substrate with 50 nm gold nanopillars of variable height and width (180 - 200 nm in diameter, depending on of the characteristics of the structure to be obtained) and of a flexible, water-soluble and biodegradable, conductive and optically active membrane, patterned with nanocavities (width of the nanocavities 180 - 200 nm in diameter; they are complementary to the nanopillars described above), and having 2 -6 ~ pm in height, and 1 cm in diameter (width obtained under the experimental conditions reported here; however, it must be specified that the width of the membrane can be extended or reduced at will from a few micrometers in diameter to a few centimeters in diameter depending on the size of the drop of the aqueous suspension of Tblysis bacteriophages which are deposited on the substrate to be lifted -off). Here are the experimental details of the method to be patented.

Procedura di fabbricazione Manufacturing procedure

Per la fabbricazione dei substrati nanostrutturati è utilizzato un multistrato costituito da un substrato commerciale (Sigma-Aldrich) di vetro (BK7) dello spessore di 1 mm ricoperto da uno film sottile di materiale conduttore (Indium Tin Oxide - ITO) dello spessore di ~ 25 nm. Sul substrato è depositato, come successivamente descritto, un film di polimero ZEP520A dello spessore di ~ 90 nm, sul quale sono stati strutturati i diversi pattern nanometrici, via EBL. Il polimero scelto, lo ZEP, come più sopra menzionato, è un resist positivo comunemente impiegato nel processo litografico a fascio elettronico. A multilayer consisting of a commercial substrate (Sigma-Aldrich) of glass (BK7) with a thickness of 1 mm covered with a thin film of conductive material (Indium Tin Oxide - ITO) with a thickness of ~ 25 is used for the fabrication of the nanostructured substrates. margin no. A ZEP520A polymer film with a thickness of ~ 90 nm is deposited on the substrate, as described below, on which the different nanometric patterns have been structured, via EBL. The polymer chosen, ZEP, as mentioned above, is a positive resist commonly used in the electron beam lithographic process.

In Figura 1 viene mostrato uno schema del multistrato impiegato per la fabbricazione delle strutture. Figure 1 shows a diagram of the multilayer used for the fabrication of the structures.

Il processo di fabbricazione con litografia a fascio elettronico dei cristalli fotonici oggetto di questo documento è stato sviluppato in più fasi così come illustrato in Figura 2 e di seguito descritte: The manufacturing process with electron beam lithography of the photonic crystals object of this document has been developed in several phases as illustrated in Figure 2 and described below:

Pulizia del substrato Cleaning the substrate

I substrati da impiegare sono stati puliti in modo accurato utilizzando solventi adeguati ed effettuando prima una pulizia di tipo meccanica e successivamente facendo uso del bagno ad ultrasuoni. In particolare, per i substrati in vetro/ITO impiegati per la realizzazione delle strutture in questione, il bagno ad ultrasuoni è stato eseguito in una soluzione di acqua distillata e sapone per circa 2 ore, mentre il risciacquo è avvenuto mediante acqua corrente. Dopodiché, il vetrino conduttuivo è lavato molte volte con acqua mQ, acetone e Isopropanolo, in sequenza. Si fa osservare che una pulizia scrupolosa ed accurata dei substrati da impiegare risulta di fondamentale importanza per la buona riuscita dell’intero processo, in quanto, un substrato non ben pulito va ad inficiare il grado di uniformità del layer di resist che viene successivamente spinnato su di esso, favorendo in quest’ultimo la formazione di punti di diffusione e craccature. The substrates to be used were carefully cleaned using suitable solvents and carrying out a mechanical cleaning first and then using the ultrasonic bath. In particular, for the glass / ITO substrates used for the construction of the structures in question, the ultrasonic bath was performed in a solution of distilled water and soap for about 2 hours, while the rinsing was carried out with running water. After that, the conductive slide is washed several times with mQ water, acetone and Isopropanol, in sequence. It should be noted that a scrupulous and accurate cleaning of the substrates to be used is of fundamental importance for the success of the entire process, since a substrate that is not well cleaned affects the degree of uniformity of the resist layer which is subsequently finned on of it, favoring the formation of diffusion points and cracks in the latter.

Spinnaggio del resist Spinning of the resist

La deposizione del resist sul substrato di vetro/ITO è stata eseguita attraverso la tecnica spin coating che consente la realizzazione di film sottili e uniformi di spessore variabile. In particolare, per la realizzazione di film sottili di ZEP520 dello spessore di ~ 80 - 90 nm è stata spinnata una soluzione dello stesso polimero in Anisolo ad una velocità di 4000 - 7000 rpm, rispettivamente, per un un tempo pari a 60 s. Tutti i campioni sono stati successivamente posti su hot piate alla temperatura di 170 *0 per 5 min al fine di consentire una completa evaporazione del solvente. The deposition of the resist on the glass / ITO substrate was performed through the spin coating technique which allows the creation of thin and uniform films of variable thickness. In particular, for the production of thin films of ZEP520 with a thickness of ~ 80 - 90 nm, a solution of the same polymer was spinned in Anisole at a speed of 4000 - 7000 rpm, respectively, for a time equal to 60 s. All the samples were subsequently placed on hot plates at a temperature of 170 ° 0 for 5 min in order to allow complete evaporation of the solvent.

Design delle strutture Structural design

I pattern da fabbricare sono stati progettati mediante un apposito software CAD 2D in dotazione al sistema EBL. Il software consente la generazione in ambiente bidimensionale di forme geometriche semplici, come poligoni regolari o non, e di forme geometriche complesse esprimibili anche in forma analitica. Si possono, inoltre, generare ripetizioni periodiche di un elemento base, funzione questa fondamentale nella progettazione delle strutture in oggetto. Il format su cui tale ambiente grafico si basa è il GDSII, un ambiente grafico gerarchico strutturato a livelli che oggi ormai è utilizzato come standard nella progettazione di circuiti integrati. I diversi livelli permettono di dividere in gruppi l’insieme degli oggetti che formano un singolo file, in modo da poter gestire ogni singolo gruppo in modo indipendente, ad esempio, assegnando ad un gruppo uno stesso dosaggio, o ordinando temporalmente l’esposizione dei diversi gruppi. The patterns to be manufactured were designed using a specific 2D CAD software supplied with the EBL system. The software allows the generation in a two-dimensional environment of simple geometric shapes, such as regular or non-regular polygons, and of complex geometric shapes that can also be expressed in analytical form. It is also possible to generate periodic repetitions of a basic element, a fundamental function in the design of the structures in question. The format on which this graphic environment is based is the GDSII, a hierarchical graphic environment structured at levels that is now used as a standard in the design of integrated circuits. The different levels make it possible to divide the set of objects that form a single file into groups, so that each individual group can be managed independently, for example, by assigning the same dosage to a group, or by temporally ordering the display of the different ones. groups.

Esposizione tramite sistema EBL - RAITH 150 Exposure through the EBL - RAITH 150 system

In questa fase della procedura di fabbricazione, i substrati ricoperti dal resist sono stati esposti al fascio elettronico del sistema EBL-RAITH 150. Il fascio di elettroni, attraverso un apposito software, viene programmato in modo tale da esporre specifiche regioni del polimero associate ai nanopattern precedentemente progettati. In this phase of the manufacturing procedure, the substrates covered by the resist were exposed to the electron beam of the EBL-RAITH 150 system. The electron beam, through a special software, is programmed in such a way as to expose specific regions of the polymer associated with the nanopatterns. previously designed.

Sviluppo Development

Dopo essere stati esposti a fascio elettronico i campioni in esame sono stati sottoposti alla procedura di sviluppo. Tale procedura permette di rimuovere dal film di resist le aree esposte al fascio elettronico, consentendo, quindi, la formazione del pattern nanometrico desiderato. In particolare, lo sviluppo del resist positivo ZEP520 è stato eseguito per immersione (in successione) in MIBK per 90 sec, MIBK : Isoproanolo (1 :3) per 60 secondi e in Isopropanolo per 30 secondi (seguita da asciugatura sotto potente flusso di azoto (N2)). La scelta dei tempi di sviluppo è stata fatta in modo accurato dopo avere eseguito una serie di test preliminari, in quanto la bontà del profilo geometrico dei pattern ottenuti dipende in modo significativo anche dall’ottimizzazione di questi parametri. After being exposed to electron beam, the samples under examination were subjected to the development procedure. This procedure allows the areas exposed to the electron beam to be removed from the resist film, thus allowing the formation of the desired nanometric pattern. In particular, the development of the ZEP520 positive resist was performed by immersion (in succession) in MIBK for 90 sec, MIBK: Isoproanol (1: 3) for 60 seconds and in Isopropanol for 30 seconds (followed by drying under powerful nitrogen flow. (N2)). The choice of development times was made accurately after having performed a series of preliminary tests, as the goodness of the geometric profile of the patterns obtained also depends significantly on the optimization of these parameters.

FORMAZIONE DELLA MEMBRANA TRAMITE LIFT-OFF A SINGOLO PASSAGGIO FORMATION OF THE MEMBRANE BY SINGLE PASS LIFT-OFF

Dopo sviluppo del campione, vengono su esso depositati 500 μΙ di una soluzione di fagi Tblisi la cui concentrazione minima deve essere di 10<9>pfu/ml. Notiamo che concentrazioni più basse di batteriofagi non danno luogo ad alcuna formazione di membrana. Una volta depositati i fagi sul campione, esso è posto su hot-plate e portato alla temperatura di 48 Ό. Dopo circa 15-30 minuti (o comunque dopo il tempo necessario affinchè, alla temperatura indicata, l'acqua evapori del tutto) la membrana risulta essere pronta per essere usata. Essa risulta già staccata dal substrato senza ausilio di ulteriori procedure. Nella Figura 3 è riportata la foto della membrana staccata dal subtrato. Su di esso sono anche ben visibili le aree nanopatternate. In particolare, sono ben evidenti l'area coinvolta dal lift-off, in cui sono visibili le aree nanostrutturate e la membrana, intatta, nella parte superiore della foto. After sample development, 500 μΙ of a Tblysis phage solution is deposited on it, the minimum concentration of which must be 10 <9> pfu / ml. We note that lower concentrations of bacteriophages do not result in any membrane formation. Once the phages have been deposited on the sample, it is placed on a hot-plate and brought to a temperature of 48 Ό. After about 15-30 minutes (or in any case after the time necessary for the water to evaporate completely at the indicated temperature) the membrane is ready to be used. It is already detached from the substrate without the aid of further procedures. Figure 3 shows the photo of the membrane detached from the subtrate. The nanopatterned areas are also clearly visible on it. In particular, the area involved in the lift-off is clearly evident, in which the nanostructured areas and the intact membrane in the upper part of the photo are visible.

Procedura di propagazione e coltivazione dei batteriofaai Tblisi Procedure of propagation and cultivation of Tbilisi bacteriophages

Per la propagazione dei batteriofagi si è seguito il seguente protocollo: il batteriofago Tbilisi, specifico per Brucella abortus è stato acquistato presso la LGC Standards. Il batteriofago è stato rivitalizzato e propagato mediante spot assay, con tecnica del doublé agar layer. Nello specifico, B. abortus è stata inoculata in Tryptic Soy Broth (TSB) e incubata a 37<<>0 in presenza di C02al 5% per 48 h. Aliquote di 100 pi del batterio indicatore così ottenuto sono state poste a contatto ciascuna con 50 pi di una soluzione di CaCI21 M e incubate a 37° C, in agitazione orizzontale, per 30 min, per la sensibilizzazione della membrana batterica, al fine cioè di rendere la membrana piasmatica del batterio maggiormente permeabile all'ingresso del batteriofago. Al termine di questa fase, i batteri sensibilizzati sono stati aggiunti a TSA soft (TSB con 0.5% di estratto di lievito e 0.75% agar) in rapporto di una aliquota batterica da 150 μΙ in 5 mi di terreno di coltura, precedentemente disciolto e portato ad una temperatura tale da non compromettere la sopravvivenza del batterio (circa 45<t>C). Il TSA soft addizionato di batteri è stato poi versato su piastre di TSA solido (doublé agar layer) e lasciato solidificare a temperatura ambiente (5 mi di TSA soft/piastra). Sulle piastre così ottenute sono state depositate gocce di 100 pi della sospensione contenente il batteriofago Tbilisi. Dopo asciugatura le piastre sono state incubate a 370 in presenza di CO2al 5% per 48 h. Al termine dell’incubazione le piastre presentavano evidenti placche di lisi, che sono state raccolte con un’ansa e risospese in SM-buffer (NaCI 100 mM, MgS04*7H20 8 mM, Tris-CI (1 M, pH 7.5) 50 mM) in rapporto di 4 placche/ml. La sospensione è stata addizionata di cloroformio (5 % (v/v)) ed incubata per due ore a temperatura ambiente, al fine di permettere la diffusione delle particelle fagiche nel buffer. Successivamente la sospensione fagica è stata centrifugata a 8000 g per 10 min, al fine di far depositare il cloroformio ed eventuali pezzetti di agar. Il supernatante è stato poi prelevato e filtrato due volte, con membrane con porosità di 0,45 pm prima, e da 0,22 pm poi. Il titolo fagico è stato determinato mediante piastramento per inclusione di diluizioni scalari decimali della sospensione virale su piastre doublé layer di TSA addizionate di B. abortus (preparate così come descritto per lo spot assay), e conta delle singole placche di lisi dopo incubazione a 370 in presenza di CO2al 5% per 48 h. Al fine di ottenere una sospensione fagica con un titolo adatto alle successive prove sperimentali è stato effettuato uno step di concentrazione 50X e sostituzione del SM buffer con acqua MilliQ sterile mediante filtrazione per centrifugazione su membrane con porosità da 100<'>000 Da. (Sambrook J, Fritsch E.F., Maniatis T., 1989. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Flarbor Laboratory Pr; 2nd edition, London UK). The following protocol was followed for the propagation of bacteriophages: the Tbilisi bacteriophage, specific for Brucella abortus, was purchased from LGC Standards. The bacteriophage was revitalized and propagated by spot assay, with the double agar layer technique. Specifically, B. abortus was inoculated in Tryptic Soy Broth (TSB) and incubated at 37 <<> 0 in the presence of 5% C02 for 48 h. Aliquots of 100 µl of the indicator bacterium thus obtained were each placed in contact with 50 µl of a solution of CaCI21 M and incubated at 37 ° C, under horizontal shaking, for 30 min, for the sensitization of the bacterial membrane, in order to make the piasmatic membrane of the bacterium more permeable to the entrance of the bacteriophage. At the end of this phase, the sensitized bacteria were added to soft TSA (TSB with 0.5% yeast extract and 0.75% agar) in the ratio of a bacterial aliquot of 150 μΙ in 5 ml of culture medium, previously dissolved and brought at a temperature that does not compromise the survival of the bacterium (about 45 <t> C). The soft TSA with added bacteria was then poured onto solid TSA plates (double agar layer) and allowed to solidify at room temperature (5 ml soft TSA / plate). 100 µl drops of the suspension containing the bacteriophage Tbilisi were deposited on the plates thus obtained. After drying the plates were incubated at 370 in the presence of 5% CO2 for 48 h. At the end of the incubation the plates showed evident lysis plaques, which were collected with a loop and resuspended in SM-buffer (NaCI 100 mM, MgS04 * 7H20 8 mM, Tris-CI (1 M, pH 7.5) 50 mM ) in a ratio of 4 plaques / ml. The suspension was added with chloroform (5% (v / v)) and incubated for two hours at room temperature, in order to allow the diffusion of phage particles in the buffer. Subsequently, the phage suspension was centrifuged at 8000 g for 10 min, in order to deposit the chloroform and any pieces of agar. The supernatant was then withdrawn and filtered twice, with membranes with porosity of 0.45 µm first, and from 0.22 µm then. Phage titer was determined by plating by inclusion of decimal scalar dilutions of the viral suspension on double layer TSA plates spiked with B. abortus (prepared as described for the spot assay), and count of individual lysis plaques after incubation at 370 in the presence of 5% CO2 for 48 h. In order to obtain a phage suspension with a titer suitable for the subsequent experimental tests, a 50X concentration step was carried out and the SM buffer was replaced with sterile MilliQ water by centrifugation filtration on membranes with porosity of 100 <'> 000 Da. (Sambrook J, Fritsch E.F., Maniatis T., 1989. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Flarbor Laboratory Pr; 2nd edition, London UK).

Meccanismo di formazione della membrana Membrane formation mechanism

E' di seguito riportato in dettaglio del meccanismo di formazione della membrana. Durante il riscaldamento del campione, i batteriofagi risultano dispersi probabilmente in maniera non omogenea nella goccia d'acqua che li contiene, vedi Figura 4. Infatti la sospensione acquosa di fagi dovrebbe risultare più densa ai bordi della goccia d'acqua, che non al centro di essa, durante il processo di riscaldamento: questo processo è suggerito dalle misure realizzate al profilometro in cui è evidente uno spessore della membrana più alto ai bordi, piuttosto che al centro di essa. Altresì, i fagi, alla temperatura di 48 Q rilasciano DNA (acido deossiribonucleico) nel mezzo acquoso che li contiene, vedi Figura 5. Questo fa sì che, riscaldando alla temperatura di ~ 48 ‘O i fagi rilasciano DNA in maniera non omogenea sul substrato (perché accumulati in maggiore quantità ai bordi della goccia), concentrandosi, in particolare, il rilascio dell'acido deossiribonucleico al bordo della goccia. Ricordiamo che il DNA è acido per via della presenza di gruppi fosfato presenti nella sua struttura. A seguito dell'evaporazione dell'acqua, l'oro in contatto con il layer di fagi rimane in forma di membrana, vedi Figura 6. The membrane formation mechanism is detailed below. During the heating of the sample, the bacteriophages are probably dispersed in a non-homogeneous way in the drop of water that contains them, see Figure 4. In fact, the aqueous suspension of phages should be denser at the edges of the water drop, than in the center of it, during the heating process: this process is suggested by the measurements made on the profilometer in which a higher membrane thickness is evident at the edges, rather than at the center of it. Also, the phages, at a temperature of 48 Q, release DNA (deoxyribonucleic acid) into the aqueous medium that contains them, see Figure 5. This causes, by heating to a temperature of ~ 48 'O, the phages release DNA in a non-homogeneous way on the substrate (because they accumulate in greater quantities at the edges of the drop), concentrating, in particular, the release of deoxyribonucleic acid at the edge of the drop. Remember that DNA is acidic due to the presence of phosphate groups present in its structure. Following the evaporation of the water, the gold in contact with the phage layer remains in the form of a membrane, see Figure 6.

L'acidificazione dell'acqua porta al distacco dell'oro dal substrato ZEP, vedi Figura 7. Il distacco avviene in maniera disomogenea, principalmente ai bordi della goccia contenente la sospensione acquosa di fagi, permettendo l'interposizione dell'acqua tra lo ZEP e l'oro. Nel frattempo l'adesione dei fagi (la cui densità aumenta al procedere del processo di evaporazione) al substrato d'oro, ne garantisce il mantenimento in forma di membrana. Lo ZEP, d'altra parte risulta idrofobico, e l'interposizione dello strato acquoso che lentamente evapora, permette un facile distacco di tutta la membrana, dal substrato, mantenendo intatti i pillars di oro da una parte e le nanocavità nella membrana, dall'altra. The acidification of the water leads to the detachment of the gold from the ZEP substrate, see Figure 7. The detachment occurs in an uneven manner, mainly at the edges of the drop containing the aqueous suspension of phages, allowing the interposition of water between the ZEP and They. In the meantime, the adhesion of the phages (whose density increases as the evaporation process proceeds) to the gold substrate guarantees its maintenance in the form of a membrane. The ZEP, on the other hand, is hydrophobic, and the interposition of the aqueous layer which slowly evaporates, allows an easy detachment of the whole membrane, from the substrate, keeping intact the gold pillars on one side and the nanocavities in the membrane, from the other.

Essa risulta quindi costituita da uno strato di fagi (praticamente isolante), e da uno strato di 50 nm di oro, che mantiene inalterate le caratteristiche della conduttività di film metallico sottile, come riportato in misure di resistività. In tal senso la membrana ottenuta può dirsi asimmetrica, perché costituita da una parte da un multilayer di fagi mentre, dall'altra, è costituita da un sottile strato d'oro di ~ 50 nm. It is therefore made up of a phage layer (practically insulating), and a 50 nm layer of gold, which maintains the conductivity characteristics of the thin metal film unaltered, as reported in resistivity measurements. In this sense, the membrane obtained can be said to be asymmetrical, because it consists on one side of a phage multilayer while, on the other, it consists of a thin layer of gold of ~ 50 nm.

Caratterizzazione Ottica Optical Characterization

La caratterizzazione ottica della morfologia delle nanostrutture d'interesse è realizzata in due modi: a) attraverso l'analisi della diffrazione in campo lontano del pattern di diffrazione generato da un fascio laser che attraversa la struttura d'interesse; b) attraverso l'analisi in Bright-field (BF), al microscopio ottico, delle strutture d'interesse. The optical characterization of the morphology of the nanostructures of interest is carried out in two ways: a) through the analysis of far-field diffraction of the diffraction pattern generated by a laser beam that crosses the structure of interest; b) through the Bright-field (BF) analysis, under an optical microscope, of the structures of interest.

Caratterizzazione morfologica attraverso la tecnica di diffrazione di campo lontano Morphological characterization through the far-field diffraction technique

In questa sezione viene mostrata e descritta una caratterizzazione dei cristalli nello spazio reciproco dove proprietà interessanti della struttura possono essere ottenute attraverso la determinazione sperimentale del loro spettro di Fourier. I pattern di diffrazione di campo lontano relativi alle singole strutture realizzate sono stati acquisiti attraverso il set-up sperimentale mostrato nella figura di seguito riportata (Figura 8). In this section a characterization of the crystals in the reciprocal space is shown and described where interesting properties of the structure can be obtained through the experimental determination of their Fourier spectrum. The far-field diffraction patterns related to the individual structures created were acquired through the experimental set-up shown in the figure below (Figure 8).

Per le misure sono state utilizzate una sorgente laser Ar<+>con lunghezza d’onda λ=514 nm e spot di diametro 4 mm ed una sorgente Fle-Ne con lunghezza d’onda λ=633 nm e spot di diametro 2 mm, entrambe con modo di emissione TEM00.Nel set-up, la luce monocromatica viene filtrata spazialmente, attraverso un opportuno sistema diaframma - lenti -diaframma. Riassumendo, in Figura 8 vengono mostrati i seguenti elementi: 1) Sorgente laser Ar+ con λ=514 nm, 2) modulatore d’intensità, 3) specchio, 4) diaframma d’ingresso, 5) sistema di lenti per ingrandimento del fascio laser, 6) diaframma d’uscita, 7) porta campione, 8) rilevatore. For the measurements, an Ar <+> laser source with wavelength λ = 514 nm and spot with a diameter of 4 mm and a Fle-Ne source with wavelength λ = 633 nm and spot with a diameter of 2 mm were used, both with TEM00 emission mode. In the set-up, the monochromatic light is spatially filtered through an appropriate diaphragm - lens - diaphragm system. In summary, the following elements are shown in Figure 8: 1) Ar + laser source with λ = 514 nm, 2) intensity modulator, 3) mirror, 4) input diaphragm, 5) lens system for laser beam enlargement , 6) outlet diaphragm, 7) sample holder, 8) detector.

In particolare, attraverso un primo diaframma la luce viene diffratta formando al centro un ordine zero spaziale descritto da un pattern di Airy. Tale pattern presenta un eccellente coerenza spaziale e rappresenta, quindi, una buona approssimazione di onda piana. Dopo che il pattern di diffrazione viene ingrandito con un opportuno sistema di lenti, un secondo diaframma consente di filtrare solo lo spot centrale relativo all’ordine zero di frequenza spaziale e tagliare quindi i rimanenti ordini. Lo spot luminoso così ottenuto va ad incidere sull’intera struttura e lo spettro di Fourier da esso generato viene raccolto in trasmissione su uno schermo trasparente e registrato attraverso l’impiego di una camera fotografica. In Figura 9 vengono mostrati i pattern di diffrazione rappresentativi delle strutture quasi-periodiche fabbricate, ti tipo puntale per il pattern ottagonale e dodecagonale e "singolare-continuo" per il pattern Thue-Morse. In particular, the light is diffracted through a first diaphragm forming a spatial zero order in the center described by an Airy pattern. This pattern has excellent spatial coherence and therefore represents a good approximation of a plane wave. After the diffraction pattern is enlarged with an appropriate lens system, a second diaphragm allows you to filter only the central spot relative to the zero order of spatial frequency and then cut the remaining orders. The light spot thus obtained affects the entire structure and the Fourier spectrum generated by it is collected in transmission on a transparent screen and recorded through the use of a photographic camera. Figure 9 shows the diffraction patterns representative of the quasi-periodic structures fabricated, tip-like for the octagonal and dodecagonal pattern and "singular-continuous" for the Thue-Morse pattern.

Caratterizzazione ottica della membrana Optical characterization of the membrane

Come sopra evidenziato, il controllo per stabilire la presenza delle strutture nanopatternate è fatto otticamente attraverso l'analisi del pattern di diffrazione in campo lontano dello scattering di un beam che le attraversa. Il color fingerprint, realizzato mediante l'uso di un laser super continuo, dà un'ulteriore più accurata misura del pattern scritto nella struttura. La stessa procedura è stata quindi usata per verificare la presenza di strutture patternate sulla membrana ottenuta. In questo documento è riportata la caratterizzazione ottica di strutture di tipo Thue Morse, che sono cioè costituite da una cella unitaria che, ripetuta, realizza la sequenza Thue Morse. Come sopra ricordato lo scattering che si forma da queste ultime dà luogo a pattern caratteristici in campo lontano chiamati "di tipo Singolare-Continuo" (specificatamente per il pattern Thue Morse) As highlighted above, the check to establish the presence of the nanopatterned structures is done optically through the analysis of the far-field diffraction pattern of the scattering of a beam passing through them. The color fingerprint, made using a super continuous laser, gives a further more accurate measure of the pattern written in the structure. The same procedure was then used to verify the presence of patterned structures on the obtained membrane. This document shows the optical characterization of Thue Morse type structures, which are constituted by a unit cell which, repeated, creates the Thue Morse sequence. As mentioned above, the scattering that forms from the latter gives rise to characteristic patterns in the far field called "Singular-Continuous type" (specifically for the Thue Morse pattern)

Più sotto sono riportati: a) diffrazione in campo lontano di un beam verde (λ = 532 nm, sorgente laser: Verdi; power 10 mW) che incide sulla membrana su cui è stata scritta una struttura di tipo Thue Morse (Figura 10); Below are reported: a) far-field diffraction of a green beam (λ = 532 nm, laser source: Verdi; power 10 mW) which affects the membrane on which a Thue Morse type structure has been written (Figure 10);

b) lo scattering di un beam di luce bianca (sorgente laser: supercontinuum laser; power 10 mW) sulla stessa struttura Thus-Morse sopra descritta presente nella membrana (Figura 11). b) the scattering of a white light beam (laser source: supercontinuum laser; power 10 mW) on the same Thus-Morse structure described above present in the membrane (Figure 11).

Idrosolubilità ed Ecostenibilità della membrana nanopatternata Water solubility and eco-sustainability of the nanopatterned membrane

La membrana ottenuta risulta idrosolubile, essendo formata da batteriofagi. Sono sufficienti 300 μΙ di acqua per sciogliere la membrana. Owiamente, l'oro su essa deposto, rimane nell'ambiente, ma esso risulta difficilmente ossidabile e non reca alcun danno all'ambiente. In tal senso la membrana nanopatternata ottenuta risulta essere totalmente biocompatibile ed ecosostenibile al 100%. The membrane obtained is water-soluble, being formed by bacteriophages. 300 μΙ of water is sufficient to dissolve the membrane. Obviously, the gold deposited on it remains in the environment, but it is difficult to oxidize and does not cause any damage to the environment. In this sense, the nanopatterned membrane obtained is totally biocompatible and 100% eco-sustainable.

Claims (11)

“MICRO-CHIP NANOSTRUTTURATI, CONDUTTIVI, FREE-STANDING, FLESSIBILI E BIODEGRADABILI TRAMITE LIFT-OFF A SINGOLO STEP ASSISTITO DA SISTEMI BIOLOGICI” R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo per ottenere strutture elettroniche flessibili Micro/nano strutturate. "NANOSTRUCTURED, CONDUCTIVE, FREE-STANDING, FLEXIBLE AND BIODEGRADABLE MICRO-CHIP THROUGH SINGLE STEP LIFT-OFF ASSISTED BY BIOLOGICAL SYSTEMS" R I V E N D I C A Z I O N I 1. Method for obtaining flexible Micro / nano structured electronic structures. 2. Metodo per ottenere strutture ottiche flessibili Micro/nano strutturate. 2. Method for obtaining flexible Micro / nano structured optical structures. 3. Metodo per ottenere Membrane flessibili nanopatternate e/oconduttive e/o idrosolubili. 3. Method for obtaining flexible nanopatterned and / or water-soluble membranes. 4. Metodo per ottenere Membrane attraverso l'utilizzo di Virus 4. Method for obtaining Membranes through the use of Viruses 5. Membrana flessibile nanopatternata (tipo Cristalli Fotonici free standing). 5. Flexible nanopatterned membrane (free standing Photonic Crystals type). 6. Membrana costituita da Batteriofagi. 6. Membrane made up of bacteriophages. 7. Metodo di preparazione di membrane asimmetriche (per asimmetriche si intendono membrane conduttive da un lato/non conduttive dal lato opposto) 7. Method of preparation of asymmetrical membranes (by asymmetrical we mean membranes conductive on one side / non-conductive on the opposite side) 8. Metodo di preparazione di membrane ibride (organiche/inorganiche) 8. Method of preparation of hybrid membranes (organic / inorganic) 9. Membrane asimmetriche costituite da virus da un lato e da metallo dal lato opposto. 9. Asymmetrical membranes consisting of viruses on one side and metal on the other side. 10. Metodo di lift-off che usa sistemi biologici e/o sistemi proteici. 10. Lift-off method using biological systems and / or protein systems. 11 . Metodo di preparazione di membrane e micro/nano-circuiti secondo le rivendicazioni 1 , 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 comprendente i seguenti passi: a) preparazione del substrato con ZEP 520A, secondo le raccomandazioni da Brevetto ZEP520A; b) deposizione di soluzione di Batteriofagi (Virus)Tipo T, su substrato preparato per lift-off; c) riscaldamento del sistema (Batteriofagi su substrato su cui eseguire il lift-off) alla temperatura di 47-48 Ό per 30 minuti, o comunque finché il solvente della soluzione (acqua, nel nostro caso), non evapori; d) raffreddamento a temperatura ambiente con ottenimento immediato di substrato plasmonico con lift-off nelle strutture d'interesse e membrana flessibile e biodegradabile con nanocircuito di metallo (complementare alle strutture nanopatternate d'interesse del substrato plasmonico).11. Method for preparing membranes and micro / nano-circuits according to claims 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 comprising the following steps: a) preparation of the substrate with ZEP 520A, according to the patent recommendations ZEP520A; b) deposition of a type T bacteriophage (virus) solution on a substrate prepared for lift-off; c) heating of the system (bacteriophages on substrate on which to perform the lift-off) at a temperature of 47-48 Ό for 30 minutes, or in any case until the solvent of the solution (water, in our case), does not evaporate; d) cooling at room temperature with immediate obtaining of plasmonic substrate with lift-off in the structures of interest and flexible and biodegradable membrane with metal nanocircuit (complementary to the nanopatterned structures of interest of the plasmonic substrate).
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