本公开涉及在薄膜上形成纳米孔的纳米孔形成技术。
背景技术：
：：1、纳米孔传感器例如作为对分子、粒子、dna、蛋白质等进行分析的生物体试样分析装置而开发。在纳米孔传感器中，在薄的膜(薄膜)上形成比生物体试样(样品)的尺寸大或同等大小的细孔，例如直径为1nm～100nm的孔，将水溶液导入通过薄膜绝缘的第一溶液槽和第二溶液槽。生物体试样(样品)被导入第一溶液槽或第二溶液槽中的一个溶液槽。在浸入各溶液槽的电极间施加电压，测定在电极间流动的离子电流。生物体试样的物体特性以及结构特性能够通过测定生物体试样通过细孔时流动的封闭离子电流来检测。2、纳米孔传感器有两种，一种基于生物体膜(生物体薄膜)，另一种基于固体膜(固体薄膜)。在使用生物体薄膜的纳米孔传感器中，孔(pore)由在脂质双层膜(lipid bilayermembrane)上具有纳米尺寸的细孔的悬浮蛋白质形成。另一方面，在固体纳米孔中，膜(薄膜)由氮化硅(sin)等高力学强度材料制造，纳米尺寸的细孔通过对该薄膜的电子射线照射、化学蚀刻技术或对薄膜施加电压而形成孔的绝缘击穿技术(dielectric breakdowntechnique)来制造。在绝缘击穿技术中，通过外部电源等使薄膜产生电位差，由此施加应力，通过绝缘击穿形成纳米孔。在该绝缘击穿技术中，能够在即将测量对象试样(目标样品)之前在薄膜上形成纳米孔，因此具有低廉的纳米孔制造成本、用户友好、现场加工(在用户使用场所的加工)、能够形成新鲜的纳米孔等优点。3、例如，专利文献1或非专利文献1公开了使用中性ph水溶液(ph7-7.5)在sin膜上形成纳米孔。但是，由于干燥薄膜的表面呈疏水性，因此导入的水溶液有时不与干燥薄膜的表面接触，纳米孔形成的成品率有可能恶化。认为固体膜在周围环境中呈疏水性的理由是由于表面氧化或/且表面附着有不需要的有机物质。因此，在研究室中，通常需要在使用前对薄膜进行亲水化的处理。通常，在研究室中，通过食人鱼处理或等离子体处理进行亲水性处理。但是，在将纳米孔传感器产品化的情况下，使终端用户进行这些危险的处理是不现实的，需要其他代替技术。4、例如，专利文献2公开了在水的量、温度及盐分浓度等特定条件下导入在水溶液中保存薄膜的方法。另外，专利文献3公开了通过使亲水性表面和含有可溶性物质的保护层附着来导入保存薄膜的方法。进而，专利文献4公开了导入ewod(electorowetting ondielectric，电介质上的电润湿)法，通过施加高电压来控制疏水性和亲水性特性，由此使水溶液的液滴移动到薄膜的位置，但在该方法中也需要薄膜表面的等离子体处理。另外，专利文献5公开了导入基于脉冲激光的纳米孔制造方法，在试样(样品)测定前实施食人鱼处理来实现亲水性。5、现有技术文献6、专利文献7、专利文献1：wo 2015/097765号8、专利文献2：wo 2019/008736号9、专利文献3：日本特开2019-74495号公报10、专利文献4：wo 2020/217330号11、专利文献5：wo 2020/194303号12、非专利文献13、非专利文献1：harold kwok、kyle briggs和vicent tabard-cossa，“nanoporefabrication by controlled dielectric breakdown(通过受控介质击穿制造纳米孔)”，plos one 9(3)，e92880(2014)，doi：https://doi.org/10.1371/journal.pone.009288014、非专利文献2：itaru yanagi、rena akahori和ken-ichi takeda，“stablefabrication of a large nanopore by controlled dielectric breakdown in a high-ph solution for the detection of various-sized molecules(在高ph溶液中通过受控介质击穿稳定制造用于检测各种大小分子的大型纳米粒)”，scientific reports(科学报告)9，13143(2019)，doi：https://doi.org/10.1038/s41598-019-49622-y技术实现思路1、发明所要解决的课题2、然而，在专利文献1及非专利文献1中，虽然不伴随食人鱼处理或等离子体处理而使用中性ph水溶液进行绝缘击穿，但由于干燥薄膜表面具有疏水性特性，因此纳米孔形成的成品率低。另外，若必须在用户的使用场所(现场)操作食人鱼处理、等离子体处理，则存在对用户造成加工的负担、安全上不优选这样的课题，是不现实的。另外，即使使用专利文献2和3的替代保存技术，保存过程本身也有可能使用户产生负担。3、另一方面，碱性水溶液或高ph水溶液具有低表面张力特性，能够进入薄膜位置而冲洗附着于薄膜表面的不需要的物质。在非专利文献2中，利用这样的高ph水溶液，在约20nm的薄膜上形成纳米孔。但是，高ph水溶液的利用由于是化学蚀刻工艺，无法控制所形成的纳米孔的尺寸，有可能引起薄膜的劣化。亚纳米数量级上精密地控制纳米孔尺寸被认为在执行dna测序等实用性生物体分析方面是重要的。4、鉴于这样的状况，本公开提出了成品率高、尺寸适当的纳米孔的形成技术。5、用于解决课题的方法6、为了解决上述课题，本公开提出一种在薄膜上形成纳米孔的纳米孔形成方法，包括向通过上述薄膜绝缘的第一溶液槽和第二溶液槽中导入第一ph的水溶液的过程、确保上述薄膜表面的亲水性的过程、在确保上述薄膜表面的亲水性后用比上述第一ph低的第二ph的水溶液置换上述第一溶液槽和上述第二溶液槽的上述第一ph的水溶液的过程以及在容纳上述第二ph的水溶液的上述第一溶液槽和上述第二溶液槽中分别浸入电极并产生绝缘击穿以在上述薄膜上形成纳米孔的过程。7、根据本说明书的描述、附图，明确了与本公开相关联的进一步的特征。另外，本公开的方式通过要素以及多种要素的组合以及以下的详细记述和附加的权利要求书的方式来实现。8、发明效果9、根据本公开的技术，能够形成成品率高、尺寸适当的纳米孔。技术特征：1.一种纳米孔形成方法，是在薄膜上形成纳米孔的纳米孔形成方法，包括：2.根据权利要求1所述的纳米孔形成方法，其中，确保所述薄膜表面的亲水性包括：3.根据权利要求2所述的纳米孔形成方法，其中，在测定所述第一静电电容噪声时，测得小于10v的直流电压时的均方根噪声。4.根据权利要求2所述的纳米孔形成方法，其中，在所述第二静电电容噪声比所述第二静电电容噪声高2倍以上的情况下，判断为确保了所述薄膜表面的亲水性。5.根据权利要求1所述的纳米孔形成方法，其中，所述薄膜包含氮化硅层。6.根据权利要求5所述的纳米孔形成方法，其中，所述氮化硅层的厚度小于100nm。7.根据权利要求1所述的纳米孔形成方法，其中，所述第一ph为8以上。8.根据权利要求1所述的纳米孔形成方法，其中，所述第一ph为10以上。9.根据权利要求1所述的纳米孔形成方法，其中，在所述薄膜上形成纳米孔包括：10.根据权利要求1所述的纳米孔形成方法，其中，在所述薄膜上形成纳米孔包括：11.根据权利要求1所述的纳米孔形成方法，其中，在所述薄膜上形成纳米孔包括：12.根据权利要求1所述的纳米孔形成方法，其中，在所述薄膜上形成纳米孔包括：13.一种纳米孔形成方法，是在薄膜上形成纳米孔的纳米孔形成方法，包括：14.根据权利要求13所述的纳米孔形成方法，其中，技术总结本发明提供一种成品率高、尺寸适当的纳米孔。为此，本公开提出了一种纳米孔形成方法，其为在薄膜上形成纳米孔的纳米孔形成方法，包括向通过薄膜绝缘的第一溶液槽和第二溶液槽导入第一pH的水溶液、确保上述薄膜表面的亲水性、在确保薄膜表面的亲水性后用比第一pH低的第二pH的水溶液置换第一溶液槽和第二溶液槽的第一pH的水溶液以及在容纳第二pH的水溶液的第一溶液槽和第二溶液槽中分别浸入电极并产生绝缘击穿从而在上述薄膜上形成纳米孔(参照图4)。技术研发人员：阮范海辉,柳川善光,赤堀玲奈受保护的技术使用者：株式会社日立高新技术技术研发日：技术公布日：2024/1/15