DE10244914A1 - Nanovorrichtung für einen geladenen Teilchenfluß und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Jan Dr. Behrends
Niels Dr. Fertig
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Charles R. Prof. Gainesville Martin
Reinhard Prof. Neumann
Christina Dr. Trautmann
Eugenia Dr. Toimil Molares
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Nanovorrichtung (1) zum Steuern des Flusses geladener Teilchen in einem Elektrolyten. Eine derartige Vorrichtung umfaßt einen Elektrolysebadbehälter (2), der durch eine Polymerfolie (3) in eine erste (4) und eine zweite Kammer (5) geteilt ist, wobei jede Kammer (4, 5) eine Elektrode (6, 7) aufweist, die mit einer Gleichspannungsversorgung (8) verbunden ist. Ferner umfaßt die Vorrichtung mindestens eine asymmetrische Pore (9), die ein Durchgangsloch durch die Folie (3) bildet, wobei die Pore (9) bereitstellt eine enge Öffnung (10) mit einem Durchmesser im Bereich von mehreren Nanometern bis zu etwa einem Nanometer auf einer Vorderseite (11) der Folienkammer (3) und eine weite Öffnung (12) im Bereich von mehreren zehn Nanometern bis zu mehreren hundert Nanometern auf der Rückseite (13) der Folie (3). Ferner umfaßt die Vorrichtung eine elektrisch leitfähige Schicht (14), die die enge Öffnung (10) auf der Vorderseite (11) umgibt, und eine Torspannungsversorgung (15), die mit der elektrisch leitfähigen Schicht (14) auf der Vorderseite (11) der Folie (3) verbunden ist, die den Fluß geladener Teilchen innerhalb der Nanovorrichtung (1) von der ersten Kammer (4) zur zweiten Kammer (5) und umgekehrt steuert. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Nanovorrichtung (1).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die eine Nanovorrichtung zur Steuerung des Flusses geladener Teilchen in Elektrolyten aufweist, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • In vielen elektrolytischen Systemen ist eher das Problem der Steuerung des Innenflusses als des Flusses von Elektronen entscheidend. Für den Fluß von Elektronen sind Dioden und Transistoren die Grundelemente, die das Signal steuern, ein- und ausschalten und verstärken. Für den Ionenstrom existieren sehr eingeschränkte Möglichkeiten, den Ionenfluß zu regeln. Aus der deutschen Patentanmeldung 100 44 565.9 ist ein elektrochemischer Gleichrichter bekannt, der auf einer Herstellung asymmetrischer Poren in einer Polymerfolie beruht. Eine Arbeitsweise beinhaltet das Anlegen einer konstanten Spannung an eine Membran mit asymmetrischen Poren, jedoch würde eine Änderung des Stroms eine Änderung der Konzentration und/oder des pH-Werts des Elektrolyts erfordern. Da diese Änderung der Konzentration und/oder des pH-Werts zeitaufwendig ist und die Arbeitsbedingungen stört, kann diese Option für ein gegebenes System nicht anwendbar sein.
    •
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen unabhängigen „Schalter" bereitzustellen, der in der Lage wäre, den Ionenstrom durch die Pore mit einer minimalen Störung der Arbeitsbedingungen zu modulieren. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Transport geladener oder ionisierter großer Moleküle zu steuern.
  • Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung mit einer Nanovorrichtung zur Steuerung des Flusses geladener Teilchen in Elektrolyten bereitgestellt, die einen Behälter für ein elektrolytisches Bad aufweist, der durch eine Polymerfolie in eine erste und eine zweite Kammer geteilt ist. Jede Kammer weist eine Elektrode auf, die mit einer Spannungsversorgung verbunden ist. Ferner weist die Nanovorrichtung mindestens eine asymmetrische Pore auf, die ein Durchgangsloch durch die Folie bildet, wobei die Pore eine enge Öffnung mit einem Durchmesser im Bereich von mehreren Nanometern bis zu etwa einem Nanometer herab auf einer Vorderseite der Folie und eine weite Öffnung im Bereich von mehreren zehn Nanometern bis zu mehreren hundert Nanometern auf einer Rückseite der Folie bereitstellt.
  • Die Polymerfolie ist auf ihrer Vorderseite durch eine elektrisch leitfähige Schicht bedeckt, die die enge Öffnung umgibt. Eine Torspannungsversorgung ist mit der elektrisch leitfähigen Schicht auf der Vorderseite der Folie verbunden, die den Fluß geladener Teilchen innerhalb der Nanovorrichtung aus der ersten Kammer in die zweite Kammer und umgekehrt steuert.
  • Die Nanovorrichtung hat den Vorteil, einen geladen Teilchenfluß von Schwerionen, Ionen von Makromolekülen, Ionen von Biomolekülen, ionisierter dimerer, ionisierter oligomerer oder ionisierter polymerer DNA oder ionisiertem Insulin zu steuern oder ein und aus zu schalten. In einer solchen Nanovorrichtung mit einer solchen Pore wird die räumliche Verteilung des elektrischen Potentials innerhalb der Pore durch die Torspannung an der elektrisch leitfähigen Schicht der Polymerfolie geändert, um den Ionenfluß durch die Pore vorteilhaft regeln. Die elektrisch leitfähige Schicht bildet nahe der engen Öffnung der konischen, trichterförmigen oder trompetenförmigen Pore ein Tor, wo die Pore ihren höchsten Widerstand aufweist. Ein solche Torsteuerung des Innenflusses würde es zulassen, den Ionenstrom durch die asymmetrische Pore zu steuern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Polymerfolie Polyethylenterephthalat, Polyimid oder Polycarbonat auf. Diese Materialien haben den Vorteil, daß durch ein hoch beschleunigtes Ion, wie Wismut, ein Ionenweg durch die Folie ausgeführt werden kann. Ein solcher Weg quer durch ein Folienmaterial kann in einer elektrolytischen Zelle geätzt werden, die aus zwei Zellhälften besteht, die mit einer Elektrolytlösung gefüllt ist und durch die Folie geteilt wird, die den Ionenweg aufweist. Diese Materialien weisen ferner den Vorteil auf, daß eine daraus bestehende Nanovorrichtung kationenselektiv ist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform weist eine Goldschicht als elektrisch leitfähige Schicht auf, die die enge Öffnung der Vorderseite umgibt. Eine solche Goldschicht als Torelektrode hat den Vorteil, daß sie gegen Korrosion und Oxidation beständig ist. Daher kann eine solche Goldschicht in unterschiedlichen elektrolytischen Bädern verwendet werden, um einen Fluß geladener Teilchen zu steuern und/oder ein und aus zu schalten.
  • Ein weiteres bevorzugtes Material für die Torelektrode ist ein Halbleiter, wie Indiumoxid oder ITO. Indiumoxid hat den Vorteil, das es in fast jedem elektrolytischen Bad abtragungs- und oxidationsbeständig ist.
  • In einer weiteren bevorzugte Ausführungsform ist die Rückseite der Folie durch eine elektrisch leitfähige Schicht bedeckt, die die weite Öffnung umgibt. Solch eine zweite Metallschicht auf der Rückseite der Polymerfolie ermöglicht es der Nanovorrichtung dafür zu sorgen, daß die Ionenstromänderungen feiner und besser gesteuert werden.
  • Die Nanovorrichtung ist nicht auf entweder Polymerfilme oder auf eine Goldschicht beschränkt, da irgendwelche asymmetrischen und geladene Nanoporen zusammen mit einer leitfähigen Schicht, die durch eine Spannung geladen werden kann, potentiell verwendet werden können, um die vorliegende Erfindung auszuführen.
  • Eine bevorzugte Arbeitsweise der Nanovorrichtung ist es, eine Gleichspannungsversorgung für das elektrolytische Bad und eine Gleichstrom-Spannungsversorgung für die Torspannung vorzusehen. Eine weitere bevorzugte Arbeitsweise ist es, eine Wechselspannung an das Tor anzulegen, die es ermöglicht, einen impulsförmigen Fluß geladener Moleküle durch die Nanovorrichtung mit mindestens einer asymmetrischen Pore zu erzielen.
  • Bevorzugte Anwendungen der Vorrichtung mit einer Nanovorrichtung sind:
    • 1. Trennverfahren für die pharmazeutische Industrie,
    • 2. Gesteuerte Freisetzung von Biomolekülen wie Insulin,
    • 3. Spannungsbesteuerte Nanosysteme,
    • 4. Regeln eines Ionenstromsignals,
    • 5. Torsteuerung eines ionischen Biomoleküls in mikrofluidischen Lab-on-a-Chip-Vorrichtungen.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Nanovorrichtung. Ein solches Verfahren weist die Schritte auf:
    – Bestrahlung einer Membran einer Polymerfolie durch mindestens ein hoch beschleunigtes Ion, um einen Ionenweg durch die Folie zu bilden;
    Ätzen des Ionenweges von einer Rückseite der Folie zu einer Vorderseite der Folie, um eine Pore zu bilden, die auf der Rückseite eine weite Öffnung im Bereich von mehreren zehn Nanometern bis zu mehreren hundert Nanometern und auf der Vorderseite eine enge Öffnung im Bereich von mehreren Nanometern bis zu etwa einem Nanometer herab aufweist;
    Trocknen der geätzten Folie;
    Abscheiden einer elektrisch leitfähigen Schicht auf der Vorderseite unter Verkleinern der engen Öffnung;
    Wiedereröffnen der engen Öffnung auf einen vorbestimmten Durchmesser durch Ätzen der leitfähigen Schicht von ihrer Rückseite.
  • Diese Verfahren hat den Vorteil, daß eine konische, eine trichterförmige oder eine trompetenförmige Nanopore längs des Ionenweges durch die Polymerfolie ausgeführt wird, abhängig von den Parametern eines elektrolytischen Prozesses in einer elektrolytischen Zelle, die aus zwei Zellhälften besteht, die mit einer Elektrolytlösung gefüllt sind.
  • In einem bevorzugten Verfahren wird mindestens ein einzelnes Wismution auf einen Energie im Bereich von 10 bis 15 MeV beschleunigt und zur Polymerfolie hin gestrahlt, um den Ionenweg zu bilden. Dieses Wismution ist besonders vorteilhaft, wenn es auf Folien angewendet wird, die aus Polyethylenterephthalat, Polyimid und/oder Polycarbonat bestehen. Dieser Weg wird vorzugsweise durch eine Lauge geätzt, wobei eine solche Lösung 9M NaOH enthalten kann. Diese Lauge hat den Vorteil, daß der Ionenweg bei Raumtemperatur geätzt werden kann. Nach dem Ätzen einer asymmetrischen Pore längs des Ionenweges wird auf die Vorderseite der Folie eine elektrisch leitfähige Schicht, wie eine Gold- oder Indiumoxidschicht, durch eine Sputter-Technik abgeschieden.
  • Um die Haftfähigkeit einer elektrisch leitfähigen Schicht, wie einer Goldschicht oder einer Halbleiterschicht auf der Polymeroberfläche der Folie zu erhöhen, ist es ein Vorteil, die Oberfläche der Polymerfolie vor dem Ätzen des bestrahlten Films aufzurauhen.
  • Während der Abscheidung eines Metalls oder eines Halbleiters auf der Vorderseite wird die enge Öffnung verkleinert. Um die enge Öffnung wiederzueröffnen, wird ein Stück eines leitfähigen Bandes angebracht, um die leitfähige Schicht abzudecken. Danach ist es ein Vorteil, die Folie mit ihrer elektrisch leitfähigen Schicht und dem Stück eines leitfähigen Bandes erneut in eine elektrolytische Zelle einzubringen, in der die beiden Zellhälften mit Kaliumfluorid gefüllt werden, während das leitfähige Band an die leitfähige Schicht angebracht bleibt.
    •
  • Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung, die eine Nanovorrichtung zur Steuerung des Flusses geladener Teilchen in Elektrolyten aufweist.
  • 2 zeigt Prinzipien der Arbeitsweise der Nanovorrichtung zur Steuerung des Flusses geladener Teilchen in Elektrolyten.
  • 3 zeigt ein Schema eines experimentellen Aufbaus zur Auswertung der Leistung der Nanovorrichtung.
  • 4 zeigt Strom-Spannungs-Kennlinien einer einzelnen konischen Pore in einer Polyethylenterephthalat(PET)-Folie mit einer Goldschicht auf der Seite der kleinen oder engen Öffnung einer Pore, wobei 0,1M KF auf beide Seiten der Membranfolie angewendet wird.
  • 5a,b zeigen Beispiele von zeitlichen Abfolgen ohne und mit einer angelegten „Torspannung" für zwei Richtungen des Kalium-Ionenflusses.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung, die eine Nanovorrichtung 1 zur Steuerung des Flusses geladener Teilchen (Ion+ oder Ion–) in einem Elektrolyt aufweist. Diese Vorrichtung weist einen Behälter für ein elektrolytisches Bad 2 auf, der durch eine Polymerfolie 3 in eine erste 4 und eine zweite 5 Kammer geteilt ist. Jede Kammer 4 und 5 weist eine Elektrode 6 und 7 auf, die mit einer Spannungsversorgung 8 verbunden sind, die in dieser Ausführungsform eine Gleichstrom-Spannung U1 zuführt. Der elektrolytische Strom I wird durch ein Strommesser 18 gemessen.
  • Wenn das Potential der Elektrode 6 positiv ist, werden positiv geladene Teilchen, wie das Ion+ durch die asymmetrische Pore 9 der Folie 3 von einer weiten Öffnung 12 auf der Rückseite 13 der Folie 3 in eine enge oder kleine Öffnung 10 auf der Vorderseite der Folie 3 gezwungen. Die Folie selbst ist eine kreisförmige Scheibe, die einen Durchmesser D von etwa 30 mm und eine Dicke d von 12 um aufweist. Das Material der Folie in dieser Ausführungsform ist Polyethylenterephthalat, das in seiner Mitte mit einen einzelnen Wismution mit einer spezifischen Energie von 11,4 MeV bestrahlt wurde und von einer Seite in 9M NaOH bei Raumtemperatur geätzt wurde, um die Pore 9 zu bilden.
  • Die Polymerfolie 3 ist auf der Vorderseite 11 durch eine Goldschicht bedeckt, die die enge Öffnung 10 der Pore 9 umgibt. Diese Goldschicht wirkt als eine Torelektrode 17, die durch eine Versorgung 15 der Torspannung U2 versorgt wird. Wenn diese Torspannung U2 negativ ist, werden die geladenen Teilchen in der ersten Kammer 4, wie das Ion+, beschleunigt, so daß der Fluß durch die Nanovorrichtung 1 zur zweiten Kammer 5 erhöht wird. Wenn U2 auf eine positive Torspannung erhöht wird, wird der Fluß positiv geladener Teilchen (Ion+) vermindert und kann sogar abgeschaltet werden.
  • 2 zeigt Prinzipien der Arbeitsweise der Nanovorrichtung 1 zur Steuerung des Flusses geladener Teilchen (Ion+, Ion–) in Elektrolyten. Komponenten mit denselben Funktionen wie in 1 werden durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine Erläuterung derselben wird weggelassen.
  • 2 zeigt im Detail die Prinzipien des Betriebs einer Vorrichtung, in 1 gezeigt wird. Eine dünne Schicht 14 aus einem Metall oder Halbleiter wird auf die Vorderseite 11 der Folie 3 gesputtert, die solche enge Öffnungen 10 aufweist. Diese Schicht 14 kann über eine unabhängige elektrische Schaltung U2 geladen werden. Wenn die Pore sehr eng ist, wird der Durchgang der Ionen durch die Pore durch ein solches „Tor" beeinflußt. Die Poren, die durch eine Spurätztechnik in einer Folie 3 hergestellt werden, die aus Polyethylenterephthalat, Polyimid oder Polycarbonat besteht, sind infolge der Bildung von Carboxylgruppen negativ geladen, daher sind sie kationenselektiv. Dies bedeutet, daß Kationen die hauptsächlichen Ladungsträger sind.
  • Das Anlegen einer positiven Spannung U2 verlangsamt den Fluß der Kationen, was als niedrigerer Strom beobachtet wird.
  • Das Anlegen einer negativen Spannung U2 hat einen gegenteiligen Effekt, der Strom wird größer. Folglich wird diese Vorrichtung die erste Vorrichtung sein, die den Ionenfluß beruhend auf einer Asymmetrie des elektrischen Potentials steuern kann, das durch die konische, trichterförmige oder trompetenförmige Form der geladenen Nanopore in Kombination mit dem Anlegen lokaler elektrischer Felder eingeführt wird. Da diese Schicht mittels der Spannung, die über eine unabhängige Schaltung angelegt wird, positiv oder negativ geladen werden kann, führt dies zu Änderungen des Profils des elektrischen Potentials an der Porenverengung, die den Ionenstromfluß beeinflußt.
  • 3 zeigt ein Schema eines experimentellen Aufbaus zur Auswertung der Leistung der Nanovorrichtung 1. Komponenten, die dieselben Funktionen wie in 1 oder in 2 aufweisen, werden durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet und eine Erläuterung derselben wird weggelassen.
  • Die Auswertung der Leistung der Nanovorrichtung 1 wird für einen einzelne Pore in einer 12 um dicken kreisförmigen Scheibe von 30 mm Durchmesser vorgenommen. Zum Zweck des Ätzens einer solchen Pore in 9M NaOH wird diese Scheibe oder Membran in eine elektrolytische Zelle, die aus zwei Zellhälften besteht, aus KF eingesetzt und durch Anwenden von Druck auf die beiden Zellhälften hermetisch abgedichtet. Wenn die Ätzprozesse vollendet sind, wird die Polymerfolie 3 aus der Zelle entfernt und getrocknet. In einem nächsten Schritt wird eine Goldschicht 14 auf die Vorderseite 11 mit ihrer engen Öffnung 10 gesputtert. Dann wird ein Stück eines leitfähigen Bandes auf der Vorderseite auf die Goldschicht angebracht. Nun wird die Folie zurück in die elektrolytische Zelle eingesetzt, deren Kammern nun mit Kaliumfluorid gefüllt sind.
  • Der Strom durch die Pore 9 wird mit Elektroden aus Ag/AgCl gemessen. Es wird eine unabhängige Schaltung aufgebaut, die eine Spannung über das leitfähige Band an die Goldschicht anlegt. Das Schema des experimentellen Aufbaus wird in 3 gezeigt. Die Verwendung von Fluoridionen in einer KF- Lösung erhöht die Wirkung der angelegten Spannung während des elektrolytischen Arbeitsablaufs. Tatsächlich ist es möglich, diese Behandlung der Vorrichtung in irgendeinem Elektrolyt auszuführen, das eine Goldschicht ätzt.
  • 4 zeigt eine Strom-Spannungs-Kennlinie einer einzelnen konischen Pore 9 in einer PET-Folie. Die Abszisse des Diagramms zeigt die Spannung U1 in V und die Ordinate zeigt den Strom in nA. Die gepunkteten Kurven zeigen die Auswirkung der Parameter: +0,6 V an der Metalltorelektrode, 0 V am Metalltor und –0,6 V am Metalltor. Wie man aus dieser Auswertung erkennen kann, ist es möglich, den Strom durch die asymmetrische Pore bei einer Spannung U1 von 0,4 V durch eine Torspannung U2 von –0,6 V bis zu etwa 1 nA zu vergrößern, während mit einer positiven Torspannung von 0,6 V der Ionenstrom auf 0 gesenkt oder abgeschaltet wird.
  • Die 5a und 5b zeigen Beispiele von zeitlichen Abfolgen ohne und mit einem Anlegen einer Torspannung für zwei Richtungen des Kalium-Ionenflusses. Wenn eine Spannung von +2 V an die Membran angelegt wird, wird eine Spannung von +1,5 V am Tor den Strom drastisch senken, während eine Torspannung von –1,5 V den Strom bis zu 1 nA erhöhen wird. In diesen Diagrammen der 5a und 5b zeigt die Abszisse die Zeit in Sekunden, und man kann erkennen, daß nach drei Sekunden der Strom verhältnismäßig konstant ist.
  • In 5b wird die Spannung an der Membran oder an der Pore auf –2 V geändert, so daß der Strom ebenfalls negativ ist. Durch Anlegen einer negativen Torspannung von –1,5 V wird der Strom gesenkt, während durch ein Anlegen einer positiven Torspannung von 1,5 V der Strom auf –1 nA erhöht wird. Diese Diagramme zeigen, daß diese Nanovorrichtung ziemlich empfindlich ist und wie ein Transistor für Ionen in einem elektrolytischen Bad arbeitet.
    • 1
    Nanovorrichtung
    2
    Behälter für ein elektrolytisches Bad
    3
    Polymerfolie
    4
    erste Kammer
    5
    zweite Kammer
    6
    Elektrode
    7
    Elektrode
    8
    Spannungs- (U1)-Versorgung
    9
    asymmetrische Pore
    10
    enge Öffnung
    11
    Vorderseite
    12
    weite Öffnung
    13
    Rückseite
    14
    elektrisch leitfähige Schicht
    15
    Torspannungs- (U2)-Versorgung
    16
    Elektrode
    17
    Torelektrode
    18
    Strommesser

Claims (23)

  1. Vorrichtung mit einer Nanovorrichtung für einen Fluß geladener Teilchen, die aufweist: – einen Behälter für ein elektrolytisches Bad (2), der durch eine Polymerfolie (3) in eine erste (4) und eine zweite (5) Kammer geteilt ist, wobei jede Kammer (4, 5) eine Elektrode (6, 7) aufweist, die mit einer Gleichspannungs- (U1)-Versorgung (8) verbunden ist; – mindestens eine asymmetrische Pore (9), die ein Durchgangsloch durch die Folie (3) bildet, wobei die Pore (9) bereitstellt: – eine enge Öffnung (10) mit einem Durchmesser im Bereich von mehreren Nanometern bis zu etwa einem Nanometer herab auf einer Vorderseite (11) der Folie (3) und – eine weite Öffnung (12) im Bereich von mehreren zehn Nanometern bis zu mehreren hundert Nanometern auf einer Rückseite (13) der Folie (3) ; – eine elektrisch leitfähige Schicht (14), die die enge Öffnung (10) auf der Vorderseite (11) umgibt; – eine Torspannungs- (U2)-Versorgung (15), die mit der elektrisch leitfähigen Schicht (14) auf der Vorderseite (11) der Folie (3) verbunden ist, die den Fluß geladener Teilchen innerhalb der Nanovorrichtung (1) von der ersten Kammer (4) in die zweite Kammer (5) und umgekehrt steuert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die asymmetrische Pore (9) eine konische Pore ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die asymmetrische Pore (9) von der weiten Öffnung (12) zur engen Öffnung (10) hin eine trichterförmige Pore ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die asymmetrische Pore (9) von der engen Öffnung (10) zur weiten Öffnung (12) hin eine gerade trompetenförmige Pore ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) Polyethylenterephthalat aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) Polyimid aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) Polycarbonat aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanovorrichtung (1) kationenselektiv ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (14), die die enge Öffnung (10) auf der Vorderseite (11) umgibt, Gold aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (14), die die die enge Öffnung (10) auf der Vorderseite (11) umgibt, Indiumoxid aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (14), die die enge Öffnung (10) auf der Vorderseite (11) umgibt, eine Torelektrode (17) ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite (13) der Folie (3) durch eine elektrisch leitfähige Schicht (14) bedeckt ist, die die weite Öffnung (12) umgibt.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanovorrichtung (1) angewendet wird, um einen geladen Teilchenfluß von Schwerionen, Ionen von Makromelekülen, Ionen von Biomolekülen, ionisierter dimerer, ionisierter oligomerer oder ionisierter polymerer DNA oder ionisiertem Insulin zu steuern oder ein und aus zu schalten.
  14. Verfahren zur Herstellung einer Nanovorrichtung (1) einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das die Schritte aufweist: – Bestrahlung einer Membran einer Polymerfolie (3) durch mindestens ein hoch beschleunigtes Ion, um einen Ionenweg durch die Folie zu bilden; – Ätzen des Ionenwegs von einer Rückseite (13) der Folie (3) zu einer Vorderseite (11) der Folie (3) hin, um eine Pore zu bilden, die auf der Rückseite (13) eine weite Öffnung (12) und auf der Vorderseite (11) eine enge Öffnung (10) im Bereich von mehreren Nanometer bis zu etwa einem Nanometer herab aufweist, – Trocknen der geätzten Folie (3); – Abscheiden einer elektrisch leitfähigen Schicht (14) auf der Vorderseite (11) unter Verkleinern der engen Öffnung (10); – Wiedereröffnen der engen Öffnung (10) auf einen vorbestimmten Durchmesser durch Ätzen der leitfähigen Schicht (14) von ihrer Rückseite (13).
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein einzelnes Wismution auf eine Energie im Bereich von 10 bis 15 MeV beschleunigt und zur Polymerfolie (3) hin abgestrahlt wird, um den Ionenweg zu bilden.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Ionenweg durch eine Lauge geätzt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Lauge 9M NaOH aufweist .
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei der Ionenweg bei Raumtemperatur geätzt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Abscheidung ausgeführt wird, indem ein Metall oder ein Halbleiter auf die Vorderseite (11) gesputtert wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Vorderseite (11) der Folie (3) vor dem Ätzen des Ionenwegs aufgerauht wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei die Membran in eine elektrolytische Zelle eingefügt wird, die aus zwei Zellhälften besteht, mit einer KF-Lösung gefüllt ist und durch die Membran geteilt ist, und hermetisch abgedichtet wird, um den Ionenweg zu ätzen.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei ein leitfähiges Band an die leitfähige Schicht (14) angebracht wird, bevor die Wiedereröffnung der engen Öffnung (10) ausgeführt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Folie, die auf ihrer Vorderseite (11) durch ein leitfähiges Band bedeckt ist, erneut in die elektrolytische Zelle eingebracht wird, deren Zellhälften nun mit NaF gefüllt sind.
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