[发明专利]一种纳米孔精确制造方法

说明书

本发明公开了一种纳米孔精确制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将玻璃毛细管一端收缩至一定孔径；S2.将玻璃毛细管收缩后的一端置于芯片的薄膜的一侧，并靠近所述薄膜；所述薄膜的另一侧与电解质溶液接触；在玻璃毛细管内加入电解质溶液；S3.通过玻璃毛细管内的电解质溶液和薄膜另一侧的电解质溶液对薄膜两侧施加电压，当纳米孔达到预期孔径，停止施加电压。本发明可以在氮化硅薄膜、氧化硅薄膜及其他纳米级或微米级单层薄膜或多层复合薄膜上制备纳米孔，本发明既可以实现纳米孔的精确定位，又可实现所需孔径的纳米孔的精确制造，制造方法简单高效，适用范围广，在DNA测序及癌症早期检测等方面都有广泛的应用前景和实用价值。

技术领域

本发明涉及纳米加工技术领域，更具体地，涉及一种纳米孔精确制造方法。

背景技术

根据纳米孔的组成材料，纳米孔技术大致可以分为两类。一种是与生物材料相关的“生物纳米孔”，另一种是与半导体材料相关的“固态纳米孔”。生物纳米孔和固态纳米孔共同使用的最常见的DNA测序方法是检测DNA转运过程中通过纳米孔的电流的变化，并从电流的变化中识别出四种类型的核苷酸。因为每个核苷酸分子的结构差异很小，为了提取由四种类型的核苷酸产生的电流变化，纳米孔的直径必须和DNA的直径在相同数量级上。除此以外，为了在空间上区分DNA中的每个核苷酸，纳米孔的厚度也必须和核苷酸之间的距离在相同数量级上。

虽然生物纳米孔提供了更大的灵敏度和更低的噪声特性，但由于其脆弱的脂质双层结构，以及它被限制在非常特殊的操作条件下使用，并且通过它的需要是非常小的分子，如单链DNA；那么固态纳米孔则是一种很有前景的选择，因为它提供了更高的耐久性、更好的热力学性能，更灵活的尺寸和形状调整能力，更有利于大量生产并降低生产成本。一般的固态纳米孔制造方法包括：聚焦离子束（FIB），透射电子显微镜（TEM），化学腐蚀等。

通常在薄膜表面使用聚焦离子束或电子束打孔，孔径及孔形貌可以通过调整光束参数或后续使用扫描电子显微镜（SEM）或透射电子显微镜（TEM）进行缩孔，扩孔及孔形貌的变化。但是，由于离子束种类的不同，使用参数的不确定性，很难精确可控电子束及离子束形成所需孔径的纳米孔，无法精确定位。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的很难实现纳米孔精确定位的缺陷，提供一种纳米孔精确制造方法，提供的纳米孔精确制造方法既可实现纳米孔的精确定位，又可实现所需孔径的纳米孔的精确制造，制造方法简单高效，应用范围广。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种纳米孔精确制造方法，包括如下步骤：

S1. 将玻璃毛细管一端收缩至一定孔径；

S2. 将玻璃毛细管收缩后的一端置于芯片的薄膜的一侧，并靠近所述薄膜；所述薄膜的另一侧与电解质溶液接触；在玻璃毛细管内加入电解质溶液；

S3. 通过玻璃毛细管内的电解质溶液和薄膜另一侧的电解质溶液对薄膜两侧施加电压，当纳米孔达到预期孔径，停止施加电压。

所述玻璃毛细管的截面形状可以为：正方形，长方形，圆形等其他规则或不规则形状；所述玻璃毛细管的截面直径可以为500 nm~20 μm；收缩后所述玻璃毛细管的直径可以为5 nm~1 μm。所述玻璃毛细管的一端收缩后的直径可以实现1000 nm以下孔径的可控制造，甚至是10 nm以下的小孔径的可控制造。

本发明通过收缩后的玻璃毛细管、配合电解质溶液及电击穿制造纳米孔，玻璃毛细管的收缩端用于控制纳米孔的位置，从而实现纳米孔的精确定位，又可实现所需孔径的纳米孔的精确制造，制造方法简单高效，应用范围广。

优选地，步骤S1.中收缩为电子束收缩或离子束收缩；所述电子束的扫描区域为1µm×1 µm ~20µm×20µm。

更优选地，所述电子束的扫描区域为1 µm×1 µm。