[发明专利]使用高电场制造纳米孔

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2012年5月7日提交的美国临时申请No.61/643，651和2013年3月14日提交的美国临时申请No.61/781，081的权益。每个上述申请的全部公开内容都通过引用的方式纳入本文。

技术领域

本公开内容涉及使用高电场制造纳米孔的技术。

背景技术

纳米技术依赖于我们在纳米尺度上操纵物质和制造器件结构的能力。目前在纳米尺度上可重复实现尺寸控制的固态制造方法通常是复杂的，并且涉及使用由非常合格的人员操作的昂贵的基础设施。例如，在薄的绝缘固态膜中制造分子尺度的孔或纳米孔的问题需要使用由专用离子束机器(离子束雕刻)或透射电子显微镜(TEM钻孔)产生的聚焦高能粒子。尽管纳米制造中的这些进步已经在学术实验室可达到的范围内使纳米尺度器件的制造具有亚纳米控制，但是它们难以适合在膜中大量生产孔以创建纳米孔。这代表了用于健康科学应用(包括快速DNA测序)的所有固态的基于纳米孔的技术的商业化的主要障碍。

此部分提供了与本公开内容有关的背景信息，该背景信息不必然是现有技术。

发明内容

本部分提供了公开内容的总体概述，并不是完整公开了本公开内容的全部范围或其所有特征。

提供一种用于在浸没于含有离子的溶液中的电介质膜中制造纳米孔的方法。该方法包括：施加穿过该膜的电势，其中该电势的值被选择以感生引起穿过原本绝缘的膜的泄漏电流的电场；在该电势被施加时，监测穿过该膜的电流流动；检测穿过该膜的泄漏电流中的突然不可逆增加；以及响应于检测到该泄漏电流的突然增加而移除穿过该膜的电势以停止纳米孔的制造。

在一个方面，通过比较所监测的电流的值和一个阈值来检测泄漏电流中的突然增加，并且随后当所监测的电流的值超过该阈值时停止施加该电势。

在另一个方面，该膜被布置在填充有流体的两个储存器之间，从而防止所述流体在所述两个储存器之间通过。

还提供一种用于在膜中制造纳米孔的装置。该装置包括：两个储存器，通过一个通路彼此流体联接；一对电极，被电连接到电压源使得所述两个储存器的每一个中布置有一个电极，且所述一对电极生成穿过该膜的电势；电流传感器，被电联接到所述电极之一并且可操作以测量在所述两个储存器之间流动的电流；以及控制器，与所述电流传感器接口连接，其中，所述控制器检测所测量电流中的突然增加，并且响应于检测到所述测量电流中的所述突然增加，移除穿过电极的电势。

从本文提供的描述中将明了应用性的其它领域。在本发明内容中的描述和具体实施例仅旨在出于例示的目的并且不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

图1是描绘根据本公开内容的用于制造单个纳米孔的方法的流程图；

图2A是描绘用于制造纳米孔的一个示例设备的图；

图2B是一个示例流体室(fluidic cell)的图；

图3是可用于制造纳米孔的一个示例电流放大器电路的示意图；

图4A-图4D是例示通过高电场在薄膜中制造纳米孔的图；

图5是描绘与施加的电场有关的室中的泄漏电流的曲线图；

图6和图7分别是描绘在具有10nm和30nm厚度的膜中的孔创建事件的曲线图；

图8是描绘针对在不同的膜上制造的三个独立的纳米孔的电流-电压曲线的曲线图；

图9A、图9B和图9C是描绘对于具有30nm厚度的膜而言的孔创建时间作为跨膜电势的函数的曲线图，对于具有30nm厚度的膜而言的孔创建时间作为pH的函数的曲线图，以及对于具有10nm厚度的膜而言的孔创建时间作为跨膜电势的函数的曲线图；

图10是归一化的平均电流阻滞相对于多个单分子事件的总易位时间的散点图；

图11是例示一种用于定位形成纳米孔的技术的图；以及

图12是例示另一种用于定位形成纳米孔的技术的图。

本文所描述的附图仅出于例示所选定的实施方案而不是所有可能的实施方式的目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。贯穿附图的多个视图中，相应的参考数字指示相应的部分。

具体实施方式