[发明专利]一种自动精确定位制备固态纳米孔阵列的系统及方法

说明书

本发明公开了一种自动精确定位制备固态纳米孔阵列的系统及方法，所述自动精确定位制备固态纳米孔阵列的系统的整个过程采用自动化系统控制，实现固态纳米孔的自动化制备，固态纳米孔阵列制备，进而实现固态纳米孔相关检测应用。纳米孔的扩孔程序采用PID等控制算法控制扩孔电压和扩孔时间的变化，提高了打孔效率和孔径精度；整个纳米孔制备过程采用原位在线的方式，与后期纳米孔测试无缝链接。

技术领域

本发明属于纳米孔加工技术领域，具体涉及一种自动精确定位制备固态纳米孔阵列的系统及方法。

背景技术

随着纳米科学技术的发展，纳米孔单分子技术已成为生命科学领域应用研究最强有力的工具之一。固态纳米孔因其性能稳定，孔径可控等优点被诸多研究者应用于DNA测序，RNA测序和蛋白结构测试的实验中，其制备材料多以二维薄膜材料为主。现有的固态纳米孔加工方法主要有透射电镜加工，聚焦离子束加工以及电击穿加工方法等，前两者因其设备昂贵，实验室条件要求苛刻，其加工低于2nm的纳米孔仍然存在技术瓶颈等问题，限制了该方法的适用范围。

固态纳米孔电击穿制备方法因其设备简单，具有原位制备纳米孔的优势广泛适用于纳米孔技术研究团队。随着该技术的发展，主要从恒压源击穿法，电压脉冲击穿法，电流脉冲击穿法，基于玻璃微管的电流击穿法以及基于Z-Score的恒电压源击穿法等。其中恒压源击穿法具有击穿速度快的优点，但由于需要预设击穿电流值会导致制备假纳米孔和打破纳米薄膜的问题逐渐被淘汰；电压脉冲击穿法和电流脉冲击穿法是现在的主流打孔方法，具备纳米孔孔径，孔型可控的优点，但因为其纳米孔孔径测试与电脉冲穿插执行，导致了孔径测试不准确和制备耗时的缺点；基于玻璃微管的电流击穿法和基于Z-Score恒压源击穿法是近来研究组提出的新的纳米孔制备方法，前者具有纳米孔位置可控的优点，后者具有纳米孔孔径可控的优点，但基于玻璃微管的电流击穿法所使用的采用接近电容控制位移的方法需要额外的设备以及离线电容的计算等繁琐程序，不利于该设备的广泛使用；基于Z-Score恒压源击穿法很好的解决了恒压源电击穿法需要预设击穿电流值以及存在的打假孔和打破薄膜的问题，并且可以将纳米孔的打孔精度控制在0.5nm以内，但是其仍然需要研究者探索打孔电压参数，并且因为固定了扩孔电压持续时间以及扩孔电压，严重的影响了打孔精度和扩孔时间。

发明内容

基于存在的上述问题，本发明提供一种自动精确定位制备固态纳米孔阵列的系统及方法，其能够精确控制固态纳米孔制备位置、实现纳米孔阵列的自动化快速制备，有效提高了纳米孔制备的稳定性，进而提高纳米孔检测的实验效率。

依据本发明的第一方面，提供一种自动精确定位制备固态纳米孔阵列的系统，其整个过程采用自动化系统控制，实现固态纳米孔的自动化制备，固态纳米孔阵列制备，进而实现固态纳米孔相关检测应用。