[发明专利]包含纳米吸移管的器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够产生分子尺度影响的纳米结构。具体地说，本发明涉及包含小开口（例如纳米吸移管（nano-pipet））的器件。

发明内容

将具有封闭尖端的空心高纵横比样品（例如，纳米试管）固定在粒子束设备（例如透射电子显微镜）中。使所述尖端与所述粒子束设备的粒子束接触，直到在所述尖端上形成开孔，从而将所述高纵横比样品转变成纳米吸移管。

将具有不满足期望参数值的孔的纳米吸移管固定在粒子束设备（例如透射电子显微镜）中。使所述纳米吸移管与所述粒子束设备的粒子束接触，以便获得孔参数的期望值。

附图说明

从具体实施方式和附图，本发明的这些和其它特性将变得显而易见，这些附图是：

图1示出根据本公开的一个实施例的空心高纵横比样品的示意性截面图；

图2是由透射电子显微镜拍摄的根据本公开的一个实施例的空心高纵横比样品的锥形部分和尖端的照片；

图3A-3B是用于从根据本公开的一个实施例的空心高纵横比样品制造纳米吸移管的粒子束设备的示意性表示；以及

图4是由透射电子显微镜拍摄的所制造的纳米吸移管的锥形部分和孔的照片。

具体实施方式

纳米试管（通常称为纳米吸移管）末端的精确直径孔应用于物理、生物、化学和其它领域中的各个方面。例如，纳米吸移管可以用于DNA测序。为了区分个体分子，纳米吸移管孔或开口的大小应缩小到10纳米（nm）范围以下。可重复地产生受控孔大小降至纳米范围的纳米吸移管的工艺可用于许多应用。

本发明的各实施例教导纳米吸移管制造。本发明的各实施例允许可重复地产生具有所需精确特征（例如孔直径）的纳米吸移管孔或开口。可以在制造期间实时观察孔特征或参数，并且在处理期间应用它们作为反馈。各实施例教导使用粒子束设备（PBD）（即，使用PBD的粒子束）在高纵横比（HAR）样品（例如，纳米试管）的尖端中形成开孔。当然，也可以采用现有纳米吸移管并修改孔。

图1示出根据本公开的一个实施例的空心HAR样品的示意性截面图。这种空心HAR样品10可以用作在制造纳米吸移管中应用本公开实施例的步骤的起始点。如图中的波形虚线指示的，空心HAR样品可以具有很长的均匀部分，这部分不需要详细示出。空心HAR样品10具有在尖端31处终止的锥形部分21。空心HAR样品10的长度可以是大约1毫米至15厘米之间的任一值，但通常在1厘米与3厘米之间。

空心HAR样品的横截面通常是圆形（但不一定是圆形）。空心HAR样品10具有在锥形部分21的终端处封闭的尖端31。术语锥形部分并不意味着以限制方式进行理解。整个空心HAR样品可能是锥形，或者锥形可能如此短以至于实际上无法与尖端区分开。

在本发明的一个典型实施例中，尖端31可以很尖锐，在几个纳米的范围内，可能最高在30纳米的范围内。锥形部分21的尖端31可以使用尖端参数来表征，这些参数可以是尖端31附近的空心HAR样品10的壁厚42和尖端角43，尖端角43是锥形程度的度量。壁厚42可以跨越广泛的值范围。壁厚42可以小到0.5纳米，大到微米范围。图中的细剖面线仅旨在标记空心HAR样品内部的空的空间。所述空心HAR样品可以被视为未完全形成的纳米吸移管，区别是纳米吸移管在其尖端处具有孔。

在本公开的代表性实施例中，空心HAR样品可以由拉制玻璃或其它基于石英的材料制成。图2是由透射电子显微镜拍摄的根据本公开的一个实施例的空心HAR样品的锥形部分和尖端的照片。在许多情况下，也如在图2中，空心HAR样品是纳米试管。在某些情况下，这种纳米试管可以具有它自己的用途，并且以某种方式制造以便用于这些可能的用途。从本发明的一个典型实施例的角度，这种纳米试管被视为要制造成纳米吸移管的部件。锥形部分21、尖端31以及尖端参数壁厚42和尖端角43如图1中所指示的那样。还给出照片的标度，显示与尖端相关的纳米范围的大小。空心HAR样品照片中心的最浅阴影是试管的内表面波，对于本公开的代表性实施例而言没有特别的意义。

图3A-3B是用于从根据本公开的一个实施例的空心高纵横比样品制造纳米吸移管的粒子束设备的示意性表示。