A nanofluidic slit embedded with a lattice of square pits was used to entropically trap polymers. DNA in the system was confined to two dimensions and underwent self-assembly into discrete conformational states based on the number of occupied pits. The molecules diffused by undergoing transitions to higher or lower pit-occupancy states and relaxing to their equilibrium state. A statistical mechanical model was used to predict the mean occupancy state as a function of various geometric parameters. Experiments confirm many of the predictions of the model. Regions of parameter space over which a single state dominates were observed, indicating that entropic trapping can be used to create stable self-assembled single polymer conformations. Measurements of diffusion showed it to be geometry dependent, allowing a fine-tuning of diffusivity. The diffusion showed non-monotonic behaviour: local minima corresponding the stable equilibrium states were observed. This demonstrates that the diffusion can be fine-tuned to a local resonance using entropic trapping. The results show that polymers can self-assemble into entropically stable structures, with implications for nanotechnology and biophysics. / Nous avons piégé des polymères avec un trellis de fosses nanofluidiques de forme carrée. Nous avons confiné l'ADN en deux dimensions. Il s'est auto-assemblé en états discrets et qui determine du nombre du fosses. Les molecules one sauté et sont tombe es dans un nouvel état, et diffusaient. Nous avons utilisé un modèle mécanique statistique pour une prédire le nombre moyen de fosses. Les expériences confirment le modèle. Nous avons vu des plateaux avec un unique état dominant. Cela signifie que nous pouvons utiliser le piège entropique pour la nanotechnologie : car les structures sont stables. Nous avons mesuré la diffusion. Elle dépend de la géométrie et est non monotonique. Elle a un minimum local vers la region des plateaux. Nous pouvons utiliser le piège entropique pour contrôler la diffusion. Les résultats sont utiles pour la nanotechnologie et biophysique.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.104815 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Klotz, Alexander |
| Contributors | Walter Reisner (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 | English |
| 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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