CN102095768A - 一种亚纳米厚度的纳米孔传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种亚纳米厚度的纳米孔传感器。第二电泳电极或微泵、第二储藏室、第二微纳米分离通道、基板、第一绝缘层、亚纳米功能层、第一微纳米分离通道、第一储藏室、第一电泳电极或微泵顺次放置，亚纳米功能层的中心设有纳米孔，第一绝缘层的中心设有第一绝缘层开孔，基板的中心设有基板开口，第一微纳米分离通道中部设有测量离子电流的第一电极，第二微纳米分离通道的中部设有测量离子电流的第二电极。本发明解决了将亚纳米功能层集成于纳米孔的技术难点，其制备亚纳米功能层的方法简单；解决了DNA或RNA碱基穿越纳米孔时由于碱基可能存在的不同取向而导致对碱基与亚纳米功能层的相互作用的影响。
Description
技术领域
本发明涉及传感器，尤其涉及一种亚纳米厚度的纳米孔传感器。
背景技术
纳米孔(nanopore)能够在单分子分辨水平探测及表征生物分子如DNA，RNA及聚肽，潜在的基于纳米孔的单分子基因测序技术不需要荧光标记物，不需要PCR反应，有望能直接并快速“读”出DNA或RNA的碱基序列；该测序技术有望大大降低测序成本，实现个性化医疗。基于纳米孔的单分子基因测序技术主要有三种检测方法：离子封锁电流(Strand-sequencing using ionic current blockage)，横向电子电流(Strand-sequencing using transverse electron currents)，光学信息(Nanopore sequencing using synthetic DNA and optical readout)。由于每个DNA的碱基在结构大小上有所区别，因此每个碱基通过纳米孔时其堵塞纳米孔的程度不一样，从而会导致通过纳米孔的离子电流有不同程度的降低，利用此信号特征可以对DNA进行测序。目前制备的SiO2、SiNx、Al2O3等纳米孔的深度一般大于10nm，大大超出单链DNA碱基间距0.3-0.7nm，也即是孔中同时有15个碱基通过，因此无法达到基因测序的单碱基的分辨率；因此，要达到单碱基的分辨率，必须具备能够识别单链DNA中的单碱基元件。
最近，有报道[Nano Letters 10，2915(2010)；Nature，467，190(2010)]使用单层或多层石墨烯的薄膜(单层石墨烯的厚度为0.335nm)制作纳米孔离子封锁电流传感器，但是由于石墨烯蜂窝状的特征，由石墨烯薄膜制备的纳米孔传感器的漏电流很大，噪音很大，并且石墨烯薄膜的表面能够吸附电解质中的化学物质从而影响测序。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种亚纳米厚度的纳米孔传感器。
亚纳米厚度的纳米孔传感器包括基板、第一绝缘层、亚纳米功能层、亚纳米功能层的纳米孔、第一微纳米分离通道、第二微纳米分离通道、测量离子电流的第一电极、测量离子电流的第二电极、第一储藏室、第二储藏室、第一电泳电极、第二电泳电极、基板开口、第一绝缘层开孔；第二电泳电极或微泵、第二储藏室、第二微纳米分离通道、基板、第一绝缘层、亚纳米功能层、第一微纳米分离通道、第一储藏室、第一电泳电极或微泵顺次放置，亚纳米功能层的中心设有纳米孔，第一绝缘层的中心设有第一绝缘层开孔，基板的中心设有基板开口，第一微纳米分离通道中部设有测量离子电流的第一电极，第二微纳米分离通道的中部设有测量离子电流的第二电极。
所述的亚纳米功能层上设有第二绝缘层，第二绝缘层的中心设有第二绝缘层开孔。所述的第一绝缘层开孔的孔径、第二绝缘层开孔的孔径大于亚纳米功能层的纳米孔的孔径。所述的基板开口、亚纳米功能层的纳米孔、第一绝缘层开孔、以及第二绝缘层开孔的中心处于同一中心轴上，基板开口、第一绝缘层开孔、第二绝缘层开孔的形状是圆形、椭圆或多边形。所述的亚纳米功能层的材料为层状绝缘材料，层状绝缘材料为氮化硼、氧化石墨烯或氢化石墨烯，所述的亚纳米功能层的厚度为0.2～5nm。所述的亚纳米功能层的纳米孔为圆孔，纳米孔的孔径为1～100nm。所述的亚纳米功能层的纳米孔为多边形孔或者椭圆孔，多边形孔或者椭圆孔孔周围两点之间的最大距离为1～100nm。所述的基板的材料为半导体材料或绝缘材料，半导体材料为Si、GaN、Ge或GaAs中的一种或多种的混合物，绝缘材料为SiC、Al2O3、SiNx、SiO2、HfO2、聚乙烯醇、聚(4-乙烯基苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物。所述的第一绝缘层和第二绝缘层的材料为SiO2、Al2O3、BN、SiC、SiNx、聚乙烯醇、聚(4-乙烯基苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物。
本发明的亚纳米功能层的厚度可以控制在0.2～1nm之间，达到检测单链DNA或RNA中的单个碱基的分辨率要求，从而适于便宜、快速基因电子测序。本发明的纳米孔传感器解决了于亚纳米功能层中制备纳米孔而获得单碱基的分辨率的技术难点，其制备亚纳米功能层的方法简单。本发明的亚纳米功能层具有非常好的热稳定性、化学稳定性以及反应惰性。本发明将纳米孔集成于微纳米流体器件，能够控制DNA或RNA穿越纳米孔时的速度。亚纳米功能层夹嵌于两绝缘层之间，可以避免污染及不必要的环境影响，这样的亚纳米功能层结构牢固；但在亚纳米功能层的纳米孔周围，第一绝缘层与第二绝缘层不覆盖亚纳米功能层，这样只有亚纳米功能层与碱基发生相互作用，从而达到单碱基的分辨率。纳米孔周边为整片的亚纳米功能层的形状解决了DNA或RNA碱基穿越纳米孔时由于碱基可能存在的不同取向而导致对碱基与亚纳米功能层的相互作用的影响。
附图说明
图1为亚纳米厚度的纳米孔传感器的结构示意图；
图2(a)为本发明的氮化硼膜的扫描电子显微镜形状图；
图2(b)为本发明的氮化硼薄膜的俄歇电子谱图；
图3为本发明的亚纳米氮化硼层的纳米孔的制备流程示意图；其中氮化硼由化学气相法制备后转移到第一绝缘层上；
图4为本发明的氮化硼纳米孔的透射电子显微镜形状图；
图5为本发明的亚纳米氢化石墨烯的纳米孔的制备流程示意图；其中氢化石墨烯是由化学气相法制备石墨烯后经过氢化反应而得到；
图6为本发明的亚纳米氧化石墨烯的纳米孔的制备流程示意图；其中氧化石墨烯是由化学方法制备；
图中，基板1、第一绝缘层2、亚纳米功能层3、亚纳米功能层的纳米孔5、第二绝缘层6、第一微纳米分离通道7、第二微纳米分离通道8、测量离子电流的第一电极9、测量离子电流的第二电极10、第一储藏室11、第二储藏室12、第一电泳电极13、第二电泳电极14、DNA分子15、基板开口16、第一绝缘层开孔17、第二绝缘层开孔18。
具体实施方式
如图1所示，亚纳米厚度的纳米孔传感器包括基板1、第一绝缘层2、亚纳米功能层3、亚纳米功能层的纳米孔5、第一微纳米分离通道7、第二微纳米分离通道8、测量离子电流的第一电极9、测量离子电流的第二电极10、第一储藏室11、第二储藏室12、第一电泳电极13、第二电泳电极14、基板开口16、第一绝缘层开孔17、第二绝缘层开孔18；第二电泳电极或微泵14、第二储藏室12、第二微纳米分离通道8、基板1、第一绝缘层2、亚纳米功能层3、第一微纳米分离通道7、第一储藏室11、第一电泳电极或微泵13顺次放置，亚纳米功能层3的中心设有纳米孔5，第一绝缘层2的中心设有第一绝缘层开孔17，基板1的中心设有基板开口16，第一微纳米分离通道7中部设有测量离子电流的第一电极9，第二微纳米分离通道8的中部设有测量离子电流的第二电极10。
所述的在亚纳米功能层3上设有第二绝缘层6，第二绝缘层6的中心设有第二绝缘层开孔18。
所述的第一绝缘层开孔17的孔径、第二绝缘层开孔18的孔径大于亚纳米功能层的纳米孔5的孔径。
所述的基板开口16、亚纳米功能层的纳米孔5、第一绝缘层开孔17、以及第二绝缘层开孔18的中心处于同一中心轴上，基板开口16、第一绝缘层开孔17、第二绝缘层开孔18的形状是圆形、多边形、椭圆或正方形。
所述的亚纳米功能层3的材料为层状绝缘材料，层状绝缘材料为氮化硼、氧化石墨烯或氢化石墨烯，作为优选，所述的亚纳米功能层的厚度为0.2～5nm，最优厚度为0.2～1nm。
作为优选，所述的氮化硼为1～10层的氮化硼薄膜，这样其厚度在0.3～3.5nm范围之内；氮化硼薄膜的最优厚度为0.3～1nm。
作为另外的优选，所述的氧化石墨烯为1～10层的绝缘氧化石墨烯薄膜，其厚度为0.5～5nm；氧化石墨烯薄膜的最优厚度为0.3～2nm。
作为另外的优选，所述的氢化石墨烯为由石墨烯薄膜与氢进行反应，从而使石墨烯的sp2键转化为C-H sp3键，其厚度为0.3～3.5nm；氢化石墨烯薄膜的最优厚度为0.3～1nm。
作为优选，所述的亚纳米功能层的纳米孔为圆孔，亚纳米功能层的纳米孔的孔径为1～100nm，较优纳米孔的孔径为1～30nm，最优纳米孔的孔径为1～3nm。纳米孔为圆孔可以更好的保证传感器各向同性。作为另外的方案，亚纳米功能层的纳米孔也可以为多变形孔或椭圆孔，纳米孔周围上两点之间的最大距离为1～100nm。
所述的基板1的材料为半导体材料或绝缘材料，半导体材料为Si、GaN、Ge或GaAs中的一种或多种的混合物，绝缘材料为SiC、Al2O3、SiNx、SiO2、HfO2、聚乙烯醇、聚(4-乙烯基苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物。所述的第一绝缘层2和第二绝缘层6的材料为SiO2、Al2O3、BN、SiC、SiNx、聚乙烯醇、聚(4-乙烯基苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物。
本发明的基本工作原理如下：
将电解液放于所述的纳米孔传感器，将含有要被测量分析的DNA或RNA等样品15的电解溶液放置于第二储藏室12，在由电泳电极或微泵13与14产生的梯度场作用下DNA或RNA分子被拉直，并依次经过第二微纳米分离通道8、基板1、第一绝缘层2的开孔17、亚纳米功能层3的纳米孔5、第二绝缘层6的开孔18、第一微纳米分离通道7而到达第1储藏室11。用电极9与10测量在DNA或RNA分子的碱基穿越纳米孔时的离子电流，分析DNA或RNA分子的碱基穿越纳米孔5时的离子电流的分布而得到碱基在DNA或RNA分子中的排列顺序。通过改变梯度场的大小可以控制DNA或RNA样品穿越纳米孔5的速度。
所述亚纳米功能层为中心带纳米孔的薄片状，解决了碱基通过纳米孔时可能存在的不同取向问题。所述的第一绝缘层开孔17的孔径、第二绝缘层开孔18的孔径大于亚纳米功能层的纳米孔5的孔径，这样与DNA或RNA的碱基发生相互作用的是亚纳米功能层3，同时第一绝缘层与第二绝缘层有保护亚纳米功能层的作用。
作为优选，亚纳米功能层的厚度为0.2～5nm，最优厚度为0.2～1nm；这样，当单个DNA或RNA分子由于梯度场作用穿越亚纳米功能层的纳米孔时，碱基可以一个接一个地通过亚纳米功能层的纳米孔，同时对流经纳米孔的离子电流进行堵塞，从而可以达到单碱基的分辨率。
本发明的纳米孔传感器除了应用于DNA或RNA测量分析外，也可以对其它大分子如蛋白质等进行测量与分析。
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。
实施例1：合成及转移氮化硼薄膜
采用化学气相沉积方法在Cu上合成氮化硼薄膜：将具有厚度为25μm Cu片进行表面抛光清洁处理，将其置于超高真空中(1×10-8torr)，然后在Ar/H2气氛中(～20vol％H2)进行750℃热处理约120分钟，然后将温度升高到～950℃处理30分钟；关掉Ar/H2，而改通B3N3H6与氮气来合成BN薄膜，生长时间为20分钟，这样就合成了氮化硼薄膜(图2)。
氮化硼薄膜合成后，在所合成的氮化硼烯薄膜上旋涂500nmPolymethylmethacrylate(PMMA)层，将涂有PMMA的氮化硼薄膜/Cu放置于硝酸铁溶液中将Cu腐蚀掉，这样PMMA/氮化硼与Cu基底分离，从而得到PMMA/氮化硼薄膜。然后，将PMMA/氮化硼薄膜转移到用于制备纳米孔传感器的Si3N4(30nm)/SiO2(50nm)/Si的Si3N4孔上；最后，用丙酮将PMMA溶解掉，这样氮化硼薄膜层就转移到了Si3N4(30nm)/SiO2(50nm)/Si的Si3N4孔上而作为亚纳米功能层3(图3d)。
实施例2：氮化硼纳米孔制备
如图3所示：在600μm厚的单晶硅<100>基板1上依次制备50nm SiO2和30nm Si3N4的复合绝缘层2(图3a)。
采用光刻技术，并用KOH溶液与缓冲的HF溶液分别腐蚀硅基板与SiO2而制备一个大约为80μm×80μm的正方形开口16(图3b)。
采用电子束刻蚀与SF6等离子体反应刻蚀技术在氮化硅膜上制备一个直径大约为2μm的孔17(图3c)。
将制备好的氮化硼薄膜转移到氮化硅膜上作为亚纳米功能层3，氮化硼薄膜覆盖氮化硅膜孔17(图3d)。
利用来自透射电子显微镜(JEOL 2010F)的电子束制备氮化硼纳米孔5：将透射电子显微镜的放大倍数调到大约80万倍聚焦于氮化硼上大约为10秒钟，从而制备10nm大的氮化硼纳米孔5(图3e)。
图4为氮化硼纳米孔5在透射电子显微镜下的形状图，其中纳米孔放置在透射电子显微镜的网格上。
采用电子束刻蚀，掩膜技术及等离子增强化学气相沉积方法在亚纳米功能层氮化硼3的表面上制备15nm SiNx作为第二绝缘层6(图3f)，SiNx第二绝缘层在氮化硼纳米孔5的周围不覆盖氮化硼功能层。
实施例3：合成及转移石墨烯薄膜
在SiO2(300nm)/Si的基底上制备100nm金属Ni催化层，采用化学气相沉积法制备石墨烯薄膜：将其置于超高真空中(1×10-8torr)，然后在H2气氛中(1×10-5torr)进行1000℃热处理约25分钟，然后将温度降到～850℃并改通甲烷(100sccm)10分钟，最后以20℃/分钟的降温速率至室温，从而合成石墨烯薄膜(0.335nm)。
转移石墨烯薄膜：石墨烯薄膜合成后，在所合成的石墨烯薄膜上旋涂500nmPolymethylmethacrylate(PMMA)层，将涂有PMMA的石墨烯薄膜/SiO2/Si放置于硝酸铁溶液中将Ni膜腐蚀掉，这样PMMA/石墨烯就与SiO2/Si分离，从而得到PMMA/石墨烯薄膜。然后，将PMMA/石墨烯转移到用于制备纳米孔传感器的Al2O3(100nm)/Si(550μm)的Al2O3第一绝缘层上；最后，用丙酮将PMMA溶解掉，这样石墨烯薄膜层就转移到了用于制备纳米孔的Al2O3/Si上(图5d)。
实施例4：氢化石墨烯薄膜纳米孔制备
如图5所示：在550μm厚的Si基板1上制备100nm Al2O3第一绝缘层2(图5a)。
采用光刻及掩膜技术，并用KOH溶液腐蚀硅基板从而制备一个大约为40μm×40μm的正方形开口16(图5b)。
采用光刻及掩膜技术技术，并用缓冲的HF溶液腐蚀在硅基板的正方形开口上的Al2O3从而制备一个直径为17μm的孔(图5c)。
将制备好的石墨烯薄膜转移到Al2O3(100nm)/Si(550μm)的Al2O3第一绝缘层上作为亚纳米功能层3，石墨烯薄膜覆盖Al2O3孔(图5d)。
利用来自透射电子显微镜(JEOL 2010F)的电子束制备石墨烯纳米孔5：将透射电子显微镜的放大倍数调到大约80万倍聚焦于石墨烯上大约为8秒钟，从而制备一个5nm的石墨烯纳米孔(图5e)。
在氩气氛中于300℃进行热处理而除掉污染物。
在氩气与氢气的气氛中(含氢20％)进行冷氢气等离子体处理3小时，从而将石墨烯薄膜转化为绝缘的氢化石墨烯薄膜(图5f)。
采用光刻技术，掩膜技术和低压化学气相沉积方法在亚纳米功能层氢化石墨烯3的表面制备20nm Si3N4绝缘层作为第二绝缘层6，Si3N4绝缘层在氢化石墨烯薄膜纳米孔5的周围不覆盖氢化石墨烯功能层(图5g)。
实施例5：合成及转移氮化硼薄膜
采用化学气相沉积方法在Ni上合成氮化硼薄膜：将具有厚度为300nm Ni制备在SiO2/Si的基底上，然后将其置于超高真空中(1×10-8torr)，然后在600sccm的N2与520sccm的H2气氛中进行950℃热处理约30分钟；然后将温度降到450℃，在100sccm的N2与100sccm的H2的保护气氛下，通B2H6与氮气来合成BN薄膜，生长时间为20分钟，这样就合成了氮化硼薄膜。
氮化硼薄膜合成后，在所合成的氮化硼烯薄膜上旋涂500nmPolymethylmethacrylate(PMMA)层，将涂有PMMA的氮化硼薄膜/Ni/SiO2/Si放置于硝酸铁溶液中将Ni腐蚀掉，这样PMMA/氮化硼与SiO2/Si基底分离，从而得到PMMA/氮化硼薄膜。然后，将PMMA/氮化硼薄膜转移到用于制备纳米孔传感器的Si3N4(50nm)/SiO2(80nm)/Si的Si3N4孔上；最后，用丙酮将PMMA溶解掉，这样氮化硼薄膜层就转移到了Si3N4(50nm)/SiO2(80nm)/Si的Si3N4孔上而作为亚纳米功能层3(图3d)。
实施例6：氮化硼纳米孔制备
如图3所示：在600μm厚的单晶硅<100>基板1上依次制备80nm SiO2和50nm Si3N4的复合绝缘层2(图3a)。
采用光刻技术，并用KOH溶液与缓冲的HF溶液分别腐蚀硅基板与SiO2而制备一个大约为100μm×100μm的正方形开口16(图3b)。
采用电子束刻蚀与SF6等离子体反应刻蚀技术在氮化硅膜上制备一个直径大约为5μm的孔17(图3c)。
将制备好的氮化硼薄膜转移到氮化硅膜上作为亚纳米功能层3，氮化硼薄膜覆盖氮化硅膜孔17(图3d)。
利用来自透射电子显微镜(JEOL 2010F)的电子束制备氮化硼纳米孔5：将透射电子显微镜的放大倍数调到大约80万倍聚焦于氮化硼上大约为10秒钟，从而制备50nm大的氮化硼纳米孔5(图3e)。
采用电子束刻蚀，掩膜技术及原子层沉积的方法在亚纳米功能层氮化硼的表面上制备10nm HfO2作为第二绝缘层6(图3f)，HfO2第二绝缘层在氮化硼纳米孔5的周围不覆盖氮化硼功能层。
实施例7：合成氧化石墨烯薄膜
采用化学方法合成氧化石墨烯薄膜：将2.5g石墨与2.5g NaNO3及100mL浓H2SO4在0度混合，然后在搅拌的同时将15g KMnO4加入到混合溶液中，继续在0度搅拌120分钟，随后，将温度升之40度搅拌150分钟，这后将100mL去离子水慢慢加入到混合溶液中。之后，分别将300mL去离子水与15mL浓度为30％的H2O2加入到溶液中，最后搅拌20分钟而得到氧化石墨与氧化石墨烯薄膜的混合溶液。将得到氧化石墨与氧化石墨烯薄膜的混合溶液离心获得沉淀物，将沉淀物于oleyl amine中超声处理，从而将厚的氧化石墨剥离成氧化石墨烯薄膜；这后，通过离心而得到氧化石墨烯薄膜的沉淀物，将此氧化石墨烯薄膜的沉淀物分散在去离子水中就得到了氧化石墨烯薄膜的分散溶液。
将分散于水中的氧化石墨烯薄制备在具有SiO2(100nm)/Si(500μm)的基底上用于纳米孔传感器制备。
实施例8：氧化石墨烯纳米孔制备
如图6所示：在500μm厚的单晶硅<100>基板1上依次制备100nm SiO2(图6a)。
将分散于水中的氧化石墨烯薄制备在具有SiO2(100nm)/Si(500μm)的基底作为亚纳米功能层3(图6b)。
采用光刻技术，并用KOH溶液腐蚀硅基板而制备一个大约为100μm×100μm的正方形开口16(图6c)。
采用光刻技术，并用缓冲的HF溶液腐蚀SiO2而制备一个直径大约为20μm×20μm的的孔17(图6d)。
利用来自透射电子显微镜(JEOL 2010F)的电子束制备氧化石墨烯纳米孔5：将透射电子显微镜的放大倍数调到大约80万倍聚焦于氧化石墨烯上大约为20秒钟，从而制备50nm大的氧化石墨烯纳米孔5(图6e)。
采用电子束刻蚀，掩膜技术及等离子增强化学气相沉积方法在亚纳米功能层氧化石墨烯的表面上制备15nm Al2O3作为第二绝缘层6(图6f)，Al2O3第二绝缘层在氧化石墨烯纳米孔5的周围不覆盖氧化石墨烯功能层。
以上实施例对本发明的纳米孔传感器的基本结构特征及制备进行了一定的说明，但本发明的纳米孔传感器的结构特征以及制备不局限于以上实施例。
Claims (9)
1.一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于包括基板(1)、第一绝缘层(2)、亚纳米功能层(3)、亚纳米功能层的纳米孔(5)、第一微纳米分离通道(7)、第二微纳米分离通道(8)、测量离子电流的第一电极(9)、测量离子电流的第二电极(10)、第一储藏室(11)、第二储藏室(12)、第一电泳电极(13)、第二电泳电极(14)、基板开口(16)、第一绝缘层开孔(17)、第二绝缘层开孔(18)；第二电泳电极或微泵(14)、第二储藏室(12)、第二微纳米分离通道(8)、基板(1)、第一绝缘层(2)、亚纳米功能层(3)、第一微纳米分离通道(7)、第一储藏室(11)、第一电泳电极或微泵(13)顺次放置，亚纳米功能层(3)的中心设有纳米孔(5)，第一绝缘层(2)的中心设有第一绝缘层开孔(17)，基板(1)的中心设有基板开口(16)，第一微纳米分离通道(7)中部设有测量离子电流的第一电极(9)，第二微纳米分离通道(8)的中部设有测量离子电流的第二电极(10)。
2.根据权利要求1所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的亚纳米功能层(3)上设有第二绝缘层(6)，第二绝缘层(6)的中心设有第二绝缘层开孔(18)。
3.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的第一绝缘层开孔(17)的孔径、第二绝缘层开孔(18)的孔径大于亚纳米功能层的纳米孔(5)的孔径。
4.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的基板开口(16)、亚纳米功能层的纳米孔(5)、第一绝缘层开孔(17)、以及第二绝缘层开孔(18)的中心处于同一中心轴上，基板开口(16)、第一绝缘层开孔(17)、第二绝缘层开孔(18)的形状是圆形、椭圆形或多边形。
5.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的亚纳米功能层(3)的材料为层状绝缘材料，层状绝缘材料为氮化硼、氧化石墨烯或氢化石墨烯，所述的亚纳米功能层的厚度为0.2～5nm。
6.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的亚纳米功能层的纳米孔(5)为圆孔，纳米孔(5)的孔径为1～100nm。
7.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的亚纳米功能层的纳米孔(5)为多边形孔或者椭圆孔，多边形孔或者椭圆孔孔周围两点之间的最大距离为1～100nm。
8.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的基板(1)的材料为半导体材料或绝缘材料，半导体材料为Si、GaN、Ge或GaAs中的一种或多种的混合物，绝缘材料为SiC、Al2O3、SiNx、SiO2、HfO2、聚乙烯醇、聚(4-乙烯基苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物。
9.根据权利要求l或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的第一绝缘层(2)和第二绝缘层(6)的材料为SiO2、Al2O3、BN、SiC、SiNx、聚乙烯醇、聚(4-乙烯基苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物。
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012065480A1 (zh) * | 2010-11-16 | 2012-05-24 | 浙江大学 | 一种亚纳米厚度的纳米孔传感器 |
| US20120234679A1 (en) * | 2009-09-18 | 2012-09-20 | President And Fellows Of Harvard College | Nanometric Material Having a Nanopore Enabling High-Sensitivity Molecular Detection and Analysis |
| CN102901763A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-30 | 清华大学 | 基于石墨烯纳米孔-微腔-固态纳米孔的dna测序装置及制作方法 |
| CN102911859A (zh) * | 2011-08-02 | 2013-02-06 | 浙江大学 | 一种高分辨率的生物传感器 |
| CN103328973A (zh) * | 2011-07-20 | 2013-09-25 | 加利福尼亚大学董事会 | 双孔装置 |
| KR20130140522A (ko) * | 2012-06-14 | 2013-12-24 | 삼성전자주식회사 | 이종 전극을 포함하는 중합체의 단량체 분자 서열을 결정하기 위한 장치 및 그의 용도 |
| CN103718029A (zh) * | 2011-08-09 | 2014-04-09 | 株式会社日立高新技术 | 纳米孔式分析装置 |
| KR20140058013A (ko) * | 2012-11-05 | 2014-05-14 | 삼성전자주식회사 | 나노갭 소자 및 이로부터의 신호를 처리하는 방법 |
| CN103827663A (zh) * | 2011-09-16 | 2014-05-28 | 国际商业机器公司 | 控制聚合体通过纳米通道的运动的作为机车的带电实体 |
| CN103868969A (zh) * | 2014-02-14 | 2014-06-18 | 中国科学院物理研究所 | 一种氮化硼纳米孔传感器及其制造方法 |
| CN102911859B (zh) * | 2011-08-02 | 2016-12-14 | 浙江大学 | 一种高分辨率的生物传感器 |
| WO2016206593A1 (zh) * | 2015-06-23 | 2016-12-29 | 深圳华大基因研究院 | 微孔电极及分析化学物质的方法 |
| KR101906967B1 (ko) | 2012-04-05 | 2018-10-11 | 삼성전자주식회사 | 나노갭 센서 및 이의 제조 방법 |
| CN108886053A (zh) * | 2016-03-21 | 2018-11-23 | 双孔人公司 | 用于纳米孔感测的绝缘体-膜-绝缘体装置的晶片级组装 |
| CN109455662A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-03-12 | 广东工业大学 | 一种新型固态纳米孔结构 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8852407B2 (en) | 2011-01-28 | 2014-10-07 | International Business Machines Corporation | Electron beam sculpting of tunneling junction for nanopore DNA sequencing |
| US8986524B2 (en) | 2011-01-28 | 2015-03-24 | International Business Machines Corporation | DNA sequence using multiple metal layer structure with different organic coatings forming different transient bondings to DNA |
| US20120193231A1 (en) | 2011-01-28 | 2012-08-02 | International Business Machines Corporation | Dna sequencing using multiple metal layer structure with organic coatings forming transient bonding to dna bases |
| US20130256139A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | International Business Machines Corporation | Functionalized graphene or graphene oxide nanopore for bio-molecular sensing and dna sequencing |
| US10029915B2 (en) | 2012-04-04 | 2018-07-24 | International Business Machines Corporation | Functionally switchable self-assembled coating compound for controlling translocation of molecule through nanopores |
| KR20130114435A (ko) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | 삼성전자주식회사 | 다수의 전극을 갖는 생분자 검출 장치 |
| US9758821B2 (en) * | 2012-04-17 | 2017-09-12 | International Business Machines Corporation | Graphene transistor gated by charges through a nanopore for bio-molecular sensing and DNA sequencing |
| KR20140028602A (ko) * | 2012-08-29 | 2014-03-10 | 삼성전자주식회사 | 그래핀을 포함하는 나노 센서 및 이의 제조 방법 |
| US10065154B2 (en) | 2012-10-05 | 2018-09-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Nanofluidic sorting system for gene synthesis and pcr reaction products |
| JP5951527B2 (ja) * | 2013-03-07 | 2016-07-13 | 株式会社東芝 | 検体検出装置及び検出方法 |
| US9046511B2 (en) | 2013-04-18 | 2015-06-02 | International Business Machines Corporation | Fabrication of tunneling junction for nanopore DNA sequencing |
| US9182369B2 (en) | 2013-06-19 | 2015-11-10 | Globalfoundries Inc. | Manufacturable sub-3 nanometer palladium gap devices for fixed electrode tunneling recognition |
| US9188578B2 (en) | 2013-06-19 | 2015-11-17 | Globalfoundries Inc. | Nanogap device with capped nanowire structures |
| US9085120B2 (en) | 2013-08-26 | 2015-07-21 | International Business Machines Corporation | Solid state nanopore devices for nanopore applications to improve the nanopore sensitivity and methods of manufacture |
| KR102144995B1 (ko) * | 2013-09-12 | 2020-08-14 | 삼성전자주식회사 | 그래핀 나노포어를 포함하는 나노포어 소자 및 그 제조 방법 |
| JP6378924B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2018-08-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 核酸分析装置および核酸分析方法 |
| US9921181B2 (en) | 2014-06-26 | 2018-03-20 | International Business Machines Corporation | Detection of translocation events using graphene-based nanopore assemblies |
| US10656137B2 (en) * | 2015-09-21 | 2020-05-19 | Ethan Pfeiffer | Method for producing a nano-gap in a brittle film assisted by a stabilizing substrate |
| US10416147B2 (en) * | 2016-03-18 | 2019-09-17 | Hitachi, Ltd. | Method of manufacturing membrane device, membrane device, and nanopore device |
| EP3349005A1 (en) | 2017-01-16 | 2018-07-18 | Fundació Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia | Sensors for translocating analytes comprising nanometer or sub-nanometer thick heterostructured functional layers and a method for sensing translocating analytes |
| US10752496B2 (en) * | 2017-09-22 | 2020-08-25 | Applied Materials, Inc. | Pore formation in a substrate |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009020682A2 (en) * | 2007-05-08 | 2009-02-12 | The Trustees Of Boston University | Chemical functionalization of solid-state nanopores and nanopore arrays and applications thereof |
| CN101694474A (zh) * | 2009-10-22 | 2010-04-14 | 浙江大学 | 一种纳米孔电学传感器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6267872B1 (en) * | 1998-11-06 | 2001-07-31 | The Regents Of The University Of California | Miniature support for thin films containing single channels or nanopores and methods for using same |
| US20060073489A1 (en) * | 2004-10-05 | 2006-04-06 | Gangqiang Li | Nanopore separation devices and methods of using same |
| EP2195648B1 (en) * | 2007-09-12 | 2019-05-08 | President and Fellows of Harvard College | High-resolution molecular graphene sensor comprising an aperture in the graphene layer |
| US8669124B2 (en) * | 2008-08-20 | 2014-03-11 | Nxp, B.V. | Apparatus and method for molecule detection using nanopores |
| BR112012005888B1 (pt) * | 2009-09-18 | 2019-10-22 | Harvard College | sensores de nanoporo de grafeno e método para avaliar uma molécula de polímero |
| CN102095768B (zh) * | 2010-11-16 | 2014-07-09 | 浙江大学 | 一种亚纳米厚度的纳米孔传感器 |
-
2010
- 2010-11-16 CN CN201010547393.XA patent/CN102095768B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-09-24 GB GB1301291.9A patent/GB2497217B/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-09-24 WO PCT/CN2011/080142 patent/WO2012065480A1/zh active Application Filing
- 2011-09-24 US US13/643,296 patent/US9133023B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009020682A2 (en) * | 2007-05-08 | 2009-02-12 | The Trustees Of Boston University | Chemical functionalization of solid-state nanopores and nanopore arrays and applications thereof |
| CN101694474A (zh) * | 2009-10-22 | 2010-04-14 | 浙江大学 | 一种纳米孔电学传感器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| C. CHAD HARRELL ET AL: "Resistive-Pulse DNA Detection with a Conical Nanopore Sensor", 《LANGMUIR》, vol. 22, no. 25, 8 September 2006 (2006-09-08), pages 10837 - 10843, XP055014028, DOI: doi:10.1021/la061234k * |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120234679A1 (en) * | 2009-09-18 | 2012-09-20 | President And Fellows Of Harvard College | Nanometric Material Having a Nanopore Enabling High-Sensitivity Molecular Detection and Analysis |
| US10564144B2 (en) * | 2009-09-18 | 2020-02-18 | President And Fellows Of Harvard College | Nanometric material having a nanopore enabling high-sensitivity molecular detection and analysis |
| WO2012065480A1 (zh) * | 2010-11-16 | 2012-05-24 | 浙江大学 | 一种亚纳米厚度的纳米孔传感器 |
| GB2497217A (en) * | 2010-11-16 | 2013-06-05 | Univ Zhejiang | Nanopore sensor of sub-nanometer thickness |
| GB2497217B (en) * | 2010-11-16 | 2019-07-10 | Univ Zhejiang | Nanopore sensors comprising thin insulating materials |
| CN103328973B (zh) * | 2011-07-20 | 2015-04-01 | 加利福尼亚大学董事会 | 双孔装置 |
| CN103328973A (zh) * | 2011-07-20 | 2013-09-25 | 加利福尼亚大学董事会 | 双孔装置 |
| US9863912B2 (en) | 2011-07-20 | 2018-01-09 | The Regents Of The University Of California | Dual-pore device |
| CN102911859A (zh) * | 2011-08-02 | 2013-02-06 | 浙江大学 | 一种高分辨率的生物传感器 |
| CN102911859B (zh) * | 2011-08-02 | 2016-12-14 | 浙江大学 | 一种高分辨率的生物传感器 |
| US10222348B2 (en) * | 2011-08-09 | 2019-03-05 | Hitachi High-Technologies Corporation | Nanopore-based analysis device |
| CN103718029A (zh) * | 2011-08-09 | 2014-04-09 | 株式会社日立高新技术 | 纳米孔式分析装置 |
| CN103827663A (zh) * | 2011-09-16 | 2014-05-28 | 国际商业机器公司 | 控制聚合体通过纳米通道的运动的作为机车的带电实体 |
| CN103827663B (zh) * | 2011-09-16 | 2015-06-24 | 国际商业机器公司 | 控制聚合体通过纳米通道的运动的作为机车的带电实体 |
| KR101906967B1 (ko) | 2012-04-05 | 2018-10-11 | 삼성전자주식회사 | 나노갭 센서 및 이의 제조 방법 |
| KR101927412B1 (ko) | 2012-06-14 | 2018-12-10 | 삼성전자주식회사 | 이종 전극을 포함하는 중합체의 단량체 분자 서열을 결정하기 위한 장치 및 그의 용도 |
| KR20130140522A (ko) * | 2012-06-14 | 2013-12-24 | 삼성전자주식회사 | 이종 전극을 포함하는 중합체의 단량체 분자 서열을 결정하기 위한 장치 및 그의 용도 |
| CN102901763B (zh) * | 2012-09-25 | 2014-06-11 | 清华大学 | 基于石墨烯纳米孔-微腔-固态纳米孔的dna测序装置及制作方法 |
| CN102901763A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-30 | 清华大学 | 基于石墨烯纳米孔-微腔-固态纳米孔的dna测序装置及制作方法 |
| KR20140058013A (ko) * | 2012-11-05 | 2014-05-14 | 삼성전자주식회사 | 나노갭 소자 및 이로부터의 신호를 처리하는 방법 |
| KR101927415B1 (ko) | 2012-11-05 | 2019-03-07 | 삼성전자주식회사 | 나노갭 소자 및 이로부터의 신호를 처리하는 방법 |
| CN103868969B (zh) * | 2014-02-14 | 2016-05-04 | 中国科学院物理研究所 | 一种氮化硼纳米孔传感器及其制造方法 |
| CN103868969A (zh) * | 2014-02-14 | 2014-06-18 | 中国科学院物理研究所 | 一种氮化硼纳米孔传感器及其制造方法 |
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