Single-molecule DNA experiments dealing with statics and dynamics in nanoconfined systems are typically performed via fluorescence microscopy, yielding access to information regarding molecule conformation but no direct information regarding nanoscale forces. In this experiment, two single-molecule manipulation tools were combined, optical trapping and nanoconfinement, to develop a novel assay that can yield information regarding both molecule conformation and forces experienced in confinement. Single 200nm polystyrene beads are trapped inside 340x340nm silica nanochannels with an entropic nano-slit barrier. These beads are then used as "nano-pistons" or "nanodozers," to apply compressive forces to single-molecules confined inside the nanochannels. In particular, a single nanodozer is used to push a DNA molecule against the barrier, enabling measurements of force versus molecule compression. By carefully calibrating the trap via assessing Brownian motion of an oscillating bead confined in a nanochannel, force-compression curves were obtained and were compared to polymer physics models for a cavity confined chain. / Les experiences traitant de la statique et de la dynamique d'une seule molecule d'ADN dans des systemes nanoconfines sont generalement effectuees par microscopie de fluorescence, donnant acces a l'information concernant la conformation moleculaire, mais aucune information directe concernant les forces a l'echelle nanometrique. Dans cette experience, nous combinons deux outils de manipulation d'une seule molecule, le piegeage optique et le nanoconfinement, an de developper un nouveau test pouvant donner des informations a la fois sur la conformation de la molecule et sur les forces subies en confinement. Des billes de polystyrene de 200nm sont piegees a l'interieur de nanocanaux de silice de dimensions 340x340nm avec une barriere entropique a nano-fente. Ces billes sont ensuite utilisees en tant que "nano-pistons" ou "nanodozers" pour appliquer des forces de compression aux molecules individuelles confinees a l'interieur des nanocanaux. En particulier, un nanodozer unique est utilise pour pousser une molecule d'ADN contre la barriere, permettant une mesure de la force en fonction de la compression moleculaire. En prenant soin de calibrer notre trappe l'aide du mouvement Brownien d'une bille oscillant dans un nanocanal, nous obtenons une courbe force-compression que nous comparons a des modeles physiques de polymeres pour une chaine confinee dans une cavite.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.119716 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Khorshid, Ahmed |
| Contributors | Walter Reisner (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 | Master of Science (Department of Physics) |
| 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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