专利名称：一种亚纳米厚度的纳米孔传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器，尤其涉及一种亚纳米厚度的纳米孔传感器。
背景技术：
纳米孔(nanopore)能够在单分子分辨水平探测及表征生物分子如DNA，RNA 及聚肽，潜在的基于纳米孔的单分子基因测序技术不需要荧光标记物，不需要PCR反 应，有望能直接并快速“读”出DNA或RNA的碱基序列；该测序技术有望大大降低测序 成本，实现个性化医疗。基于纳米孔的单分子基因测序技术主要有三种检测方法离 子封锁电、流(Strand-sequencing using ionic current blockage)，横向电子电、流 (Strand-sequencing using transverse electron currents)，光学 /[言；窗、(Nanopore sequencing using synthetic DNA and optical readout)。由于每个 DNA 白勺 基在结构 大小上有所区别，因此每个碱基通过纳米孔时其堵塞纳米孔的程度不一样，从而会导致通 过纳米孔的离子电流有不同程度的降低，利用此信号特征可以对DNA进行测序。目前制备 的Si02、SiNx、Al203等纳米孔的深度一般大于lOnm，大大超出单链DNA碱基间距0. 3-0. 7nm, 也即是孔中同时有15个碱基通过，因此无法达到基因测序的单碱基的分辨率；因此，要达 到单碱基的分辨率，必须具备能够识别单链DNA中的单碱基元件。最近，有报道[NanoLetters 10,2915(2010) ；Nature，467，19(^2010)]使用单层 或多层石墨烯的薄膜(单层石墨烯的厚度为0. 335nm)制作纳米孔离子封锁电流传感器，但 是由于石墨烯蜂窝状的特征，由石墨烯薄膜制备的纳米孔传感器的漏电流很大，噪音很大， 并且石墨烯薄膜的表面能够吸附电解质中的化学物质从而影响测序。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种亚纳米厚度的纳米孔传感器。亚纳米厚度的纳米孔传感器包括基板、第一绝缘层、亚纳米功能层、亚纳米功能层 的纳米孔、第一微纳米分离通道、第二微纳米分离通道、测量离子电流的第一电极、测量离 子电流的第二电极、第一储藏室、第二储藏室、第一电泳电极、第二电泳电极、基板开口、第 一绝缘层开孔；第二电泳电极或微泵、第二储藏室、第二微纳米分离通道、基板、第一绝缘 层、亚纳米功能层、第一微纳米分离通道、第一储藏室、第一电泳电极或微泵顺次放置，亚纳 米功能层的中心设有纳米孔，第一绝缘层的中心设有第一绝缘层开孔，基板的中心设有基 板开口，第一微纳米分离通道中部设有测量离子电流的第一电极，第二微纳米分离通道的 中部设有测量离子电流的第二电极。所述的亚纳米功能层上设有第二绝缘层，第二绝缘层的中心设有第二绝缘层开 孔。所述的第一绝缘层开孔的孔径、第二绝缘层开孔的孔径大于亚纳米功能层的纳米孔的 孔径。所述的基板开口、亚纳米功能层的纳米孔、第一绝缘层开孔、以及第二绝缘层开孔的 中心处于同一中心轴上，基板开口、第一绝缘层开孔、第二绝缘层开孔的形状是圆形、椭圆 或多边形。所述的亚纳米功能层的材料为层状绝缘材料，层状绝缘材料为氮化硼、氧化石墨烯或氢化石墨烯，所述的亚纳米功能层的厚度为0. 2 5nm。所述的亚纳米功能层的纳米孔 为圆孔，纳米孔的孔径为1 lOOnm。所述的亚纳米功能层的纳米孔为多边形孔或者椭圆 孔，多边形孔或者椭圆孔孔周围两点之间的最大距离为1 lOOnm。所述的基板的材料为 半导体材料或绝缘材料，半导体材料为Si、GaN、Ge或GaAs中的一种或多种的混合物，绝缘 材料为SiC、Al203、SiNx、Si02、Hf02、聚乙烯醇、聚乙烯基苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧 烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物。所述的第一绝缘层 和第二绝缘层的材料为Si02、Al203、BN、SiC、SiNx、聚乙烯醇、聚乙烯基苯酚)、二乙烯基 四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物。本发明的亚纳米功能层的厚度可以控制在0. 2 Inm之间，达到检测单链DNA或 RNA中的单个碱基的分辨率要求，从而适于便宜、快速基因电子测序。本发明的纳米孔传感 器解决了于亚纳米功能层中制备纳米孔而获得单碱基的分辨率的技术难点，其制备亚纳米 功能层的方法简单。本发明的亚纳米功能层具有非常好的热稳定性、化学稳定性以及反应 惰性。本发明将纳米孔集成于微纳米流体器件，能够控制DNA或RNA穿越纳米孔时的速度。 亚纳米功能层夹嵌于两绝缘层之间，可以避免污染及不必要的环境影响，这样的亚纳米功 能层结构牢固；但在亚纳米功能层的纳米孔周围，第一绝缘层与第二绝缘层不覆盖亚纳米 功能层，这样只有亚纳米功能层与碱基发生相互作用，从而达到单碱基的分辨率。纳米孔周 边为整片的亚纳米功能层的形状解决了 DNA或RNA碱基穿越纳米孔时由于碱基可能存在的 不同取向而导致对碱基与亚纳米功能层的相互作用的影响。
图1为亚纳米厚度的纳米孔传感器的结构示意图；图2(a)为本发明的氮化硼膜的扫描电子显微镜形状图；图2(b)为本发明的氮化硼薄膜的俄歇电子谱图；图3为本发明的亚纳米氮化硼层的纳米孔的制备流程示意图；其中氮化硼由化学 气相法制备后转移到第一绝缘层上；图4为本发明的氮化硼纳米孔的透射电子显微镜形状图；图5为本发明的亚纳米氢化石墨烯的纳米孔的制备流程示意图；其中氢化石墨烯 是由化学气相法制备石墨烯后经过氢化反应而得到；图6为本发明的亚纳米氧化石墨烯的纳米孔的制备流程示意图；其中氧化石墨烯 是由化学方法制备；图中，基板1、第一绝缘层2、亚纳米功能层3、亚纳米功能层的纳米孔5、第二绝缘 层6、第一微纳米分离通道7、第二微纳米分离通道8、测量离子电流的第一电极9、测量离子 电流的第二电极10、第一储藏室11、第二储藏室12、第一电泳电极13、第二电泳电极14、DNA 分子15、基板开口 16、第一绝缘层开孔17、第二绝缘层开孔18。
具体实施例方式如图1所示，亚纳米厚度的纳米孔传感器包括基板1、第一绝缘层2、亚纳米功能层 3、亚纳米功能层的纳米孔5、第一微纳米分离通道7、第二微纳米分离通道8、测量离子电流 的第一电极9、测量离子电流的第二电极10、第一储藏室11、第二储藏室12、第一电泳电极13、第二电泳电极14、基板开口 16、第一绝缘层开孔17、第二绝缘层开孔18 ；第二电泳电极 或微泵14、第二储藏室12、第二微纳米分离通道8、基板1、第一绝缘层2、亚纳米功能层3、 第一微纳米分离通道7、第一储藏室11、第一电泳电极或微泵13顺次放置，亚纳米功能层3 的中心设有纳米孔5，第一绝缘层2的中心设有第一绝缘层开孔17，基板1的中心设有基板 开口 16，第一微纳米分离通道7中部设有测量离子电流的第一电极9，第二微纳米分离通道 8的中部设有测量离子电流的第二电极10。所述的在亚纳米功能层3上设有第二绝缘层6，第二绝缘层6的中心设有第二绝缘 层开孔18。所述的第一绝缘层开孔17的孔径、第二绝缘层开孔18的孔径大于亚纳米功能层 的纳米孔5的孔径。所述的基板开口 16、亚纳米功能层的纳米孔5、第一绝缘层开孔17、以及第二绝缘 层开孔18的中心处于同一中心轴上，基板开口 16、第一绝缘层开孔17、第二绝缘层开孔18 的形状是圆形、多边形、椭圆或正方形。所述的亚纳米功能层3的材料为层状绝缘材料，层状绝缘材料为氮化硼、氧化石 墨烯或氢化石墨烯，作为优选，所述的亚纳米功能层的厚度为0. 2 5nm，最优厚度为0. 2 Inm0作为优选，所述的氮化硼为1 10层的氮化硼薄膜，这样其厚度在0. 3 3. 5nm 范围之内；氮化硼薄膜的最优厚度为0. 3 lnm。作为另外的优选，所述的氧化石墨烯为1 10层的绝缘氧化石墨烯薄膜，其厚度 为0. 5 5nm ；氧化石墨烯薄膜的最优厚度为0. 3 2nm。作为另外的优选，所述的氢化石墨烯为由石墨烯薄膜与氢进行反应，从而使石墨 烯的SP2键转化为C-H Sp3键，其厚度为0. 3 3. 5nm ；氢化石墨烯薄膜的最优厚度为0. 3 Inm0作为优选，所述的亚纳米功能层的纳米孔为圆孔，亚纳米功能层的纳米孔的孔径 为1 lOOnm，较优纳米孔的孔径为1 30nm，最优纳米孔的孔径为1 3nm。纳米孔为圆 孔可以更好的保证传感器各向同性。作为另外的方案，亚纳米功能层的纳米孔也可以为多 变形孔或椭圆孔，纳米孔周围上两点之间的最大距离为1 lOOnm。所述的基板1的材料为半导体材料或绝缘材料，半导体材料为Si、GaN、Ge或GaAs 中的一种或多种的混合物，绝缘材料为SiC、Al203、SiNx、Si02、Hf02、聚乙烯醇、聚乙烯基 苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种 的混合物。所述的第一绝缘层2和第二绝缘层6的材料为Si02、A1203、BN、SiC、SiNx、聚乙 烯醇、聚乙烯基苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸 甲酯中的一种或多种的混合物。本发明的基本工作原理如下将电解液放于所述的纳米孔传感器，将含有要被测量分析的DNA或RNA等样品15 的电解溶液放置于第二储藏室12，在由电泳电极或微泵13与14产生的梯度场作用下DNA 或RNA分子被拉直，并依次经过第二微纳米分离通道8、基板1、第一绝缘层2的开孔17、亚 纳米功能层3的纳米孔5、第二绝缘层6的开孔18、第一微纳米分离通道7而到达第1储藏 室11。用电极9与10测量在DNA或RNA分子的碱基穿越纳米孔时的离子电流，分析DNA或RNA分子的碱基穿越纳米孔5时的离子电流的分布而得到碱基在DNA或RNA分子中的排列 顺序。通过改变梯度场的大小可以控制DNA或RNA样品穿越纳米孔5的速度。所述亚纳米功能层为中心带纳米孔的薄片状，解决了碱基通过纳米孔时可能存在 的不同取向问题。所述的第一绝缘层开孔17的孔径、第二绝缘层开孔18的孔径大于亚纳 米功能层的纳米孔5的孔径，这样与DNA或RNA的碱基发生相互作用的是亚纳米功能层3， 同时第一绝缘层与第二绝缘层有保护亚纳米功能层的作用。作为优选，亚纳米功能层的厚度为0. 2 5nm，最优厚度为0. 2 Inm ；这样，当单 个DNA或RNA分子由于梯度场作用穿越亚纳米功能层的纳米孔时，碱基可以一个接一个地 通过亚纳米功能层的纳米孔，同时对流经纳米孔的离子电流进行堵塞，从而可以达到单碱
基的分辨率。本发明的纳米孔传感器除了应用于DNA或RNA测量分析外，也可以对其它大分子 如蛋白质等进行测量与分析。下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。实施例1 合成及转移氮化硼薄膜采用化学气相沉积方法在Cu上合成氮化硼薄膜将具有厚度为25 μ m Cu片进行 表面抛光清洁处理，将其置于超高真空中(lX10-8torr)，然后在Ar/H2气氛中( 20Vol% H2)进行750°C热处理约120分钟，然后将温度升高到 950°C处理30分钟；关掉Ar/H2，而 改通^N3H6与氮气来合成BN薄膜，生长时间为20分钟，这样就合成了氮化硼薄膜(图2)。氮化硼薄膜合成后，在所合成的氮化硼烯薄膜上旋涂SOOnmPolymethylmethacryl ate (PMMA)层，将涂有PMMA的氮化硼薄膜/Cu放置于硝酸铁溶液中将Cu腐蚀掉，这样PMMA/ 氮化硼与Cu基底分离，从而得到PMMA/氮化硼薄膜。然后，将PMMA/氮化硼薄膜转移到用 于制备纳米孔传感器的Si3N4 (30nm)/SiO2 (50nm)/Si的Si3N4孔上；最后，用丙酮将PMMA溶 解掉，这样氮化硼薄膜层就转移到了 Si3N4 (30nm)/SiO2 (50nm)/Si的Si3N4孔上而作为亚纳 米功能层3(图3d)。实施例2 氮化硼纳米孔制备如图3所示在600 μ m厚的单晶硅<100>基板1上依次制备50nm SiO2和30nm Si3N4的复合绝缘层2(图3a)。采用光刻技术，并用KOH溶液与缓冲的HF溶液分别腐蚀硅基板与SiO2而制备一 个大约为80 μ mX 80 μ m的正方形开口 16(图3b)。采用电子束刻蚀与SF6等离子体反应刻蚀技术在氮化硅膜上制备一个直径大约为 2μπι 的孑 L 17 (图 3c)。将制备好的氮化硼薄膜转移到氮化硅膜上作为亚纳米功能层3，氮化硼薄膜覆盖 氮化硅膜孔17 (图3d)。利用来自透射电子显微镜(JEOL 2010F)的电子束制备氮化硼纳米孔5 将透射电 子显微镜的放大倍数调到大约80万倍聚焦于氮化硼上大约为10秒钟，从而制备IOnm大的 氮化硼纳米孔5(图3e)。图4为氮化硼纳米孔5在透射电子显微镜下的形状图，其中纳米孔放置在透射电 子显微镜的网格上。采用电子束刻蚀，掩膜技术及等离子增强化学气相沉积方法在亚纳米功能层氮化硼3的表面上制备15nm SiNx作为第二绝缘层6 (图3f)，SiNx第二绝缘层在氮化硼纳米孔 5的周围不覆盖氮化硼功能层。实施例3 合成及转移石墨烯薄膜在SW2 (300nm) /Si的基底上制备IOOnm金属Ni催化层，采用化学气相沉积法制 备石墨烯薄膜将其置于超高真空中(lX10_8torr)，然后在H2气氛中(lX10_5torr)进行 1000°c热处理约25分钟，然后将温度降到 850°C并改通甲烷(lOOsccm) 10分钟，最后以 200C /分钟的降温速率至室温，从而合成石墨烯薄膜(0. 335nm)。转移石墨烯薄膜石墨烯薄膜合成后，在所合成的石墨烯薄膜上旋涂500nmPOlym ethylmethacrylate (PMMA)层，将涂有PMMA的石墨烯薄膜/Si02/Si放置于硝酸铁溶液中将 Ni膜腐蚀掉，这样PMMA/石墨烯就与Si02/Si分离，从而得到PMMA/石墨烯薄膜。然后，将 PMMA/石墨烯转移到用于制备纳米孔传感器的Al2O3 (IOOnm) /Si (550 μ m)的Al2O3第一绝缘 层上；最后，用丙酮将PMMA溶解掉，这样石墨烯薄膜层就转移到了用于制备纳米孔的Al2O3/ Si 上(图 5d)。实施例4 氢化石墨烯薄膜纳米孔制备如图5所示在550 μ m厚的Si基板1上制备IOOnm Al2O3第一绝缘层2 (图fe)。采用光刻及掩膜技术，并用KOH溶液腐蚀硅基板从而制备一个大约为 40 μ mX 40 μ m的正方形开口 16(图5b)。采用光刻及掩膜技术技术，并用缓冲的HF溶液腐蚀在硅基板的正方形开口上的 Al2O3从而制备一个直径为17 μ m的孔(图5c)。将制备好的石墨烯薄膜转移到Al2O3 (IOOnm)/Si (550 μ m)的Al2O3第一绝缘层上作 为亚纳米功能层3，石墨烯薄膜覆盖Al2O3孔(图5d)。利用来自透射电子显微镜(JEOL 2010F)的电子束制备石墨烯纳米孔5 将透射电 子显微镜的放大倍数调到大约80万倍聚焦于石墨烯上大约为8秒钟，从而制备一个5nm的 石墨烯纳米孔(图k)。在氩气氛中于300°C进行热处理而除掉污染物。在氩气与氢气的气氛中(含氢20% )进行冷氢气等离子体处理3小时，从而将石 墨烯薄膜转化为绝缘的氢化石墨烯薄膜(图5f)。采用光刻技术，掩膜技术和低压化学气相沉积方法在亚纳米功能层氢化石墨烯3 的表面制备20nm Si3N4绝缘层作为第二绝缘层6，Si3N4绝缘层在氢化石墨烯薄膜纳米孔5 的周围不覆盖氢化石墨烯功能层(图5g)。实施例5 合成及转移氮化硼薄膜采用化学气相沉积方法在M上合成氮化硼薄膜将具有厚度为300nm Ni制备 在Si02/Si的基底上，然后将其置于超高真空中(1 X 10_8torr)，然后在600sccm的N2与 520sccm的吐气氛中进行950°C热处理约30分钟；然后将温度降到450°C，在lOOsccm的N2 与lOOsccm的H2的保护气氛下，通IH6与氮气来合成BN薄膜，生长时间为20分钟，这样就 合成了氮化硼薄膜。氮化硼薄膜合成后，在所合成的氮化硼烯薄膜上旋涂SOOnmPolymethylmethacryl ate (PMMA)层，将涂有PMMA的氮化硼薄膜/Ni/Si02/Si放置于硝酸铁溶液中将Ni腐蚀掉， 这样PMMA/氮化硼与Si02/Si基底分离，从而得到PMMA/氮化硼薄膜。然后，将PMMA/氮化硼薄膜转移到用于制备纳米孔传感器的Si3N4 (50nm) /SiO2 (80nm) /Si的Si3N4孔上；最后，用 丙酮将PMMA溶解掉，这样氮化硼薄膜层就转移到了 Si3N4 (50nm)/SiO2 (80nm)/Si的Si3N4孔 上而作为亚纳米功能层3 (图3d)。实施例6 氮化硼纳米孔制备如图3所示在600 μ m厚的单晶硅<100>基板1上依次制备80nm SiO2和50nm Si3N4的复合绝缘层2(图3a)。采用光刻技术，并用KOH溶液与缓冲的HF溶液分别腐蚀硅基板与SiO2而制备一 个大约为100 μ mX 100 μ m的正方形开口 16 (图3b)。采用电子束刻蚀与SF6等离子体反应刻蚀技术在氮化硅膜上制备一个直径大约为 5μπι 的孑 L 17 (图 3c)。将制备好的氮化硼薄膜转移到氮化硅膜上作为亚纳米功能层3，氮化硼薄膜覆盖 氮化硅膜孔17 (图3d)。利用来自透射电子显微镜(JEOL 2010F)的电子束制备氮化硼纳米孔5 将透射电 子显微镜的放大倍数调到大约80万倍聚焦于氮化硼上大约为10秒钟，从而制备50nm大的 氮化硼纳米孔5(图3e)。采用电子束刻蚀，掩膜技术及原子层沉积的方法在亚纳米功能层氮化硼的表面上 制备IOnm HfO2作为第二绝缘层6 (图3f)，HfO2第二绝缘层在氮化硼纳米孔5的周围不覆 盖氮化硼功能层。实施例7 合成氧化石墨烯薄膜采用化学方法合成氧化石墨烯薄膜将2. 5g石墨与2. 5g NaNO3及IOOmL浓H2SO4 在0度混合，然后在搅拌的同时将15g KMnO4加入到混合溶液中，继续在0度搅拌120分钟， 随后，将温度升之40度搅拌150分钟，这后将IOOmL去离子水慢慢加入到混合溶液中。之 后，分别将300mL去离子水与15mL浓度为30%的H2A加入到溶液中，最后搅拌20分钟而 得到氧化石墨与氧化石墨烯薄膜的混合溶液。将得到氧化石墨与氧化石墨烯薄膜的混合溶 液离心获得沉淀物，将沉淀物于oleyl amine中超声处理，从而将厚的氧化石墨剥离成氧化 石墨烯薄膜；这后，通过离心而得到氧化石墨烯薄膜的沉淀物，将此氧化石墨烯薄膜的沉淀 物分散在去离子水中就得到了氧化石墨烯薄膜的分散溶液。将分散于水中的氧化石墨烯薄制备在具有SW2 (IOOnm)/Si (500 μ m)的基底上用 于纳米孔传感器制备。实施例8 氧化石墨烯纳米孔制备如图6所示在500 μ m厚的单晶硅<100>基板1上依次制备IOOnm SiO2 (图6a)。将分散于水中的氧化石墨烯薄制备在具有SW2 (IOOnm)/Si (500 μ m)的基底作为 亚纳米功能层3(图6b)。采用光刻技术，并用KOH溶液腐蚀硅基板而制备一个大约为100 μ mX 100 μ m的正 方形开口 16(图6c)。采用光刻技术，并用缓冲的HF溶液腐蚀S^2而制备一个直径大约为 20 μ mX20 μ m 的的孑L 17(图 6d)。利用来自透射电子显微镜(JEOL 2010F)的电子束制备氧化石墨烯纳米孔5 将透 射电子显微镜的放大倍数调到大约80万倍聚焦于氧化石墨烯上大约为20秒钟，从而制备50nm大的氧化石墨烯纳米孔5 (图6e)。采用电子束刻蚀，掩膜技术及等离子增强化学气相沉积方法在亚纳米功能层氧化 石墨烯的表面上制备15nm Al2O3作为第二绝缘层6 (图6f)，Al2O3第二绝缘层在氧化石墨 烯纳米孔5的周围不覆盖氧化石墨烯功能层。以上实施例对本发明的纳米孔传感器的基本结构特征及制备进行了一定的说明， 但本发明的纳米孔传感器的结构特征以及制备不局限于以上实施例。
权利要求
1.一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于包括基板(1)、第一绝缘层O)、亚纳 米功能层(3)、亚纳米功能层的纳米孔(5)、第一微纳米分离通道(7)、第二微纳米分离通道 (8)、测量离子电流的第一电极(9)、测量离子电流的第二电极(10)、第一储藏室(11)、第 二储藏室(12)、第一电泳电极(13)、第二电泳电极(14)、基板开口(16)、第一绝缘层开孔 (17)、第二绝缘层开孔(18)；第二电泳电极或微泵(14)、第二储藏室(12)、第二微纳米分离 通道(8)、基板(1)、第一绝缘层(2)、亚纳米功能层(3)、第一微纳米分离通道(7)、第一储藏 室(11)、第一电泳电极或微泵(13)顺次放置，亚纳米功能层(3)的中心设有纳米孔(5)，第 一绝缘层O)的中心设有第一绝缘层开孔(17)，基板(1)的中心设有基板开口(16)，第一 微纳米分离通道(7)中部设有测量离子电流的第一电极(9)，第二微纳米分离通道(8)的中 部设有测量离子电流的第二电极(10)。
2.根据权利要求1所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的亚纳米 功能层C3)上设有第二绝缘层(6)，第二绝缘层(6)的中心设有第二绝缘层开孔(18)。
3.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的第 一绝缘层开孔(17)的孔径、第二绝缘层开孔(18)的孔径大于亚纳米功能层的纳米孔(5) 的孔径。
4.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的基 板开口(16)、亚纳米功能层的纳米孔(5)、第一绝缘层开孔(17)、以及第二绝缘层开孔(18) 的中心处于同一中心轴上，基板开口(16)、第一绝缘层开孔(17)、第二绝缘层开孔(18)的 形状是圆形、椭圆形或多边形。
5.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的亚 纳米功能层(3)的材料为层状绝缘材料，层状绝缘材料为氮化硼、氧化石墨烯或氢化石墨 烯，所述的亚纳米功能层的厚度为0. 2 5nm。
6.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的亚 纳米功能层的纳米孔(5)为圆孔，纳米孔(5)的孔径为1 lOOnm。
7.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的亚 纳米功能层的纳米孔(5)为多边形孔或者椭圆孔，多边形孔或者椭圆孔孔周围两点之间的 最大距离为1 IOOnm0
8.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的基 板(1)的材料为半导体材料或绝缘材料，半导体材料为Si、GaN、Ge或GaAs中的一种或多种 的混合物，绝缘材料为SiC、A1203、SiNx, SiO2, HfO2、聚乙烯醇、聚乙烯基苯酚)、二乙烯 基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物。
9.根据权利要求1或2所述的一种亚纳米厚度的纳米孔传感器，其特征在于所述的第 一绝缘层(2)和第二绝缘层(6)的材料为3丨02、六1203、815比、5丨队、聚乙烯醇、聚(4-乙烯 基苯酚)、二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烯)或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多 种的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种亚纳米厚度的纳米孔传感器。第二电泳电极或微泵、第二储藏室、第二微纳米分离通道、基板、第一绝缘层、亚纳米功能层、第一微纳米分离通道、第一储藏室、第一电泳电极或微泵顺次放置，亚纳米功能层的中心设有纳米孔，第一绝缘层的中心设有第一绝缘层开孔，基板的中心设有基板开口，第一微纳米分离通道中部设有测量离子电流的第一电极，第二微纳米分离通道的中部设有测量离子电流的第二电极。本发明解决了将亚纳米功能层集成于纳米孔的技术难点，其制备亚纳米功能层的方法简单；解决了DNA或RNA碱基穿越纳米孔时由于碱基可能存在的不同取向而导致对碱基与亚纳米功能层的相互作用的影响。
文档编号G01N27/403GK102095768SQ20101054739
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者吴刚, 徐明生, 施敏敏, 汪茫, 陈红征 申请人:浙江大学