DNA has emerged as a promising template for the programmable assembly of structures on the nanometer scale. In particular, DNA nanotubes hold promise for a number of biological and materials applications, because of their high aspect ratio and encapsulation potential. Current construction methods result in symmetrical and cylindrical assemblies that are totally double-stranded, and are long and polydisperse. In order to investigate DNA nanotubes for applications as well-defined molecular hosts and one-dimensional templates, better control over their geometry, stiffness and porosity, ability to encapsulate and length needs to be achieved. Specifically, the first section of this thesis will describe (a) a modular approach to construct DNA nanotubes of geometrically well-defined triangular and square-shapes, which can exist in either double- and single-stranded forms with different stiffnesses, (b) the construction of DNA nanotubes with longitudinal variation by alternating larger and smaller capsules along the tube length, the encapsulation of guest molecules within these DNA nanotubes as well as their selective release with externally added DNA strands, (c) the use of a DNA-templated approach to produce nanotubes with controlled pre-determined lengths of 1 μm, and 500 nm and narrow length distributions, and the encapsulation of gold nanoparticles within these well-defined nanotubes to form finite lines of gold nanoparticles with longitudinal plasmon coupling. While DNA is a very promising construction material, it suffers from serious drawbacks for practical applications in materials science and biology. DNA is difficult and expensive to obtain in large quantities, and has limited long-term stability. On the other hand, synthetic polymers are routinely used as building blocks for nanostructured materials, with multiple applications in areas ranging from optics and data storage, to separation science and biology. Thus, an important challenge is the creation of / L'ADN s'est récemment manifesté comme un matériau prometteur pour l'assemblage programmable de structures à l'échelle nanométrique. En particulier, les nanotubes d'ADN sont intéressants pour leurs applications en science des matériaux et en biologie, en raison de leur aspect linéaire et leur potentiel d'encapsulation. Les méthodes courantes de leur synthèse produisent des assemblées symétriques et cylindriques totalement constituées de doubles brins d'ADN longs et polydisperses. Afin d'examiner les nanotubes d'ADN pour leurs applications comme des hôtes moléculaires à structure bien-définie et comme modèles unidimensionnels, des méthodes de synthèse qui mènent à un plus haut niveau de contrôle de leur géométrie, rigidité, porosité, capacité d'encapsulation et longueur doivent être développées. Plus précisément, la première section de cette thèse décrira (a) une approche modulaire pour construire des nanotubes d'ADN géométriquement bien définis, triangulaires ou carrés, et pouvant exister en formes d'ADN double-brin ou brin simple avec des différences de rigidité, (b) la construction des nanotubes d'ADN avec une variation longitudinale, en alternant les grandes et les petites capsules le long du tube, et l'encapsulation de matériaux invités au sein de ces nanotubes d'ADN, ainsi que leur libération sélective sous l'action de brins d'ADN externes ajoutés, (c) l'utilisation de l'approche d'un modèle d'ADN pour produire des nanotubes avec des longueurs contrôlées et prédéterminées de 1 µm ou de 500 nm et des distributions de longueurs étroites, et l'encapsulation de nanoparticules d'or au sein de ces nanotubes bien définis pour former des lignes de longueurs bien définies de nanoparticules d'or avec un couplage plasmonique longitudinal. Bien que l'ADN soit une molécule très intéressante pour l'auto-assemblage de structures, son utilisation comme un outil dans les applications pratiques en science des maté
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.95152 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Lo, Pik Kwan Peggy |
| Contributors | Hanadi Sleiman (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Chemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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