专利名称：一种基于玻璃微管的单纳米孔传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种用于检测分子的装置，具体涉及的是一种基于玻璃微管的单纳米孔传感器。
背景技术：
目前，纳米通道主要包括天然纳米通道及固态纳米通道。固态纳米孔的制备主要在固态薄膜材料上进行，方法有①离子束雕刻，离子束溅射侵蚀孔膜材料制成一个纳米孔或刺激物质横向运输收缩成一个纳米孔；②微雕铸，先用光刻技术制成母版，再在PDMS上金属沉积制备纳米孔；③潜径迹蚀刻，聚合物薄膜被高能重离子辐照后沿入射离子路径产生潜径迹，再对薄膜潜在离子轨道进行化学蚀刻，从而构成一个孔膜；④高能电子束诱导微调，高强度电子流可使得材料表面改性，微调已加工好的纳米孔(其可用FIB钻孔或电子束光刻获得)的直径。但是薄膜纳米孔加工成本较高，因为这些方法需要昂贵的制造设备或特殊材料，诸如扫描电子显微镜(SEM)的聚焦离子束系统、透射电镜(TEM)的高能高聚焦性的电子束或具有低密度离子轨道的聚合物膜；其力学稳定性较差易受到薄膜结构的机械力学特性的限制，薄膜与溶液之间的表面张力也极易影响薄膜与基底的吸附稳定性，还有盐溶液腐蚀、热膨胀变形能制约着固态薄膜纳米孔的使用寿命；其噪音影响较大绝缘的薄膜材料一般都是沉积在基体上的，两种不同材料的键合情况、各种场(溶液、温度、振动) 环境下薄膜与基体的受力情况都会对纳米孔结构稳定性产生影响，从而实验得到调制电流飘动范围大，噪音影响显著。利用纳米通道技术的生物分子传感器不仅可以进行DNA测序，还可以检测细菌、 蛋白质分子和检测抗原-抗体的反应，从而应用于疾病检测、药物筛选，具有广泛的应用前景。纳米孔检测技术的原理就是通过辨识纳米孔内导电性介质所引起的调制电流的变化幅度和持续时间达到辨识该介质的目的。但目前电流检测都是在轴向加电压产生离子电流， 但是在轴向加电压会限制其分辨率而且无法判断被测介质在孔内的运动状态。
实用新型内容针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种机械力学特性及结构稳定性比较高的，具有较好的使用寿命和低水平的噪音影响的一种基于玻璃微管的单纳米孔传感器。为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现本实用新型的一种基于玻璃微管的单纳米孔传感器，包括玻璃微管，包括位于一端的突起；单纳米孔，设置在突起中；两流体室，分别设置在单纳米孔的两端并通过单纳米孔相连接；用于给两流体室施加电压的第一电压源；两Pt电极，设置在突起上且位于单纳米孔的上、下侧；用于检测两Pt电极之间电流的电流表，电流表的两端分别与两Pt电极相连接；和用于给两Pt电极施加电压的第二电压源；单纳米孔和流体室中均设有电解液。采用了相互垂直的两对电极，所以具备较高的灵敏度。[0007]上述单纳米孔的直径为1 lOOnm。适合不同介质的尺寸范围。本实用新型的传感器采用四电极，可以获得径向电流和轴向电流，将径向电流和轴向电流比较，能够获得更高的灵敏度和辨识率，而且通过径向电流还能够分析被测介质过孔的状态，便于以后进一步分析介质的性质等；采用本实用新型单纳米孔的直径为1 lOOnm，适合于检测不同的介质，且制得的单纳米孔具有结构强度高、信噪比较低和灵敏度较高等优点。
以下结合附图和具体实施方式
来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型密封有石蜡的玻璃微管结构示意图；图2为图1经加热后的结构示意图；图3为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本实用新型。本实用新型的单纳米孔传感器包括玻璃微管1，玻璃微管1包括位于右端的突起 5，在突起5中设有单纳米孔3，在单纳米孔3的两端分别设有一个流体室，两流体室通过单纳米孔3相连接，用第一电压源提供两流体室之间的电压，在突起5上位于单纳米孔3上、 下侧设有两个Pt电极4，用电流表7检测两Pt电极4之间的电流，电流表7的两端分别与两Pt电极4相连接，用第二电压源提供两Pt电极之间的电压，单纳米孔3和流体室中均设有电解液。本实用新型的基于玻璃微管的单纳米孔传感器的制造方法，包括以下几个步骤(a)在玻璃微管1内放入少量的固态石蜡2，使固态石蜡2均勻地分布在玻璃微管 1的内壁上(参见图1)，然后在玻璃微管1的中间位置进行局部加热，使玻璃微管1熔封、 拉断，此时，熔封的玻璃微管1内的压强大于标准压强，体积受限的气态石蜡2具有抵抗压缩的趋势，位于突起5处的石蜡2形成物理占位，此时，熔融态的玻璃微管1包覆石蜡2形成一个锥形的纳米通道6 (参见图2)；(b)用化学溶解的方法，去除石蜡2，实现纳米通道6的洞通，再用金刚石砂轮磨削位于突起5处的纳米通道6，此时，突起5中得到一个直径为1 IOOnm单纳米孔3 ；在单纳米孔3的两端分别连接一个流体室，在单纳米孔3和流体室中装电解液，两流体室通过单纳米孔3相连接，在左端的流体室内添加需要检测的介质；去除石蜡2，使得单纳米孔3具有统一而明确的材料特性，所以该单纳米孔3具有较高的结构稳定性；(c)参见图3，在突起5的右端通过原子层沉积的方法，在突起5处单纳米孔3的上、下两侧分别沉积Pt层，将导线与Pt层相连接形成Pt电极4，作为径向电极，用电流表7 检测两Pt电极4之间的电流，电流表7的两端分别与两Pt电极4相连接；(d)在两流体室之间加第一电压源，由于单纳米孔3的直径略大于待测介质的直径，当沿单纳米孔3的两端施加电压时，会产生离子电流，从而将待测分子拉过单纳米孔3 ； 当单纳米孔3直径与待辨识的介质直径接近时，当异质介质通过单纳米孔3的时候，由于介质的堵塞将引起电流的微弱变化，通过实验建立离子电流与不同介质一一对应的关系，此时可以通过检测单纳米孔3中离子电流的变化，进而辨识介质；在两Pt电极4之间加第二电压源，从而获得径向电流，通过分析径向电流，从而得知被测介质的过孔状态等。原子层沉积的方法为现有技术，此处不再赘言。本实用新型的传感器采用四电极，可以获得径向电流和轴向电流，将径向电流和轴向电流比较，能够获得更高的灵敏度和辨识率，而且通过径向电流还能够分析被测介质过孔的状态，便于以后进一步分析介质的性质等；采用本实用新型单纳米孔3的直径为1 lOOnm，适合于检测不同的介质，且制得的单纳米孔3具有结构强度高、信噪比较低和灵敏度较高等优点。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.一种基于玻璃微管的单纳米孔传感器，其特征在于，包括玻璃微管(1)，其包括位于一端的突起(5)；单纳米孔(3)，设置在所述突起(5)中；两流体室，分别设置在所述单纳米孔(3)的两端，且两流体室通过单纳米孔C3)相连接；用于给两流体室施加电压的第一电压源；两Pt电极G)，设置在所述突起( 上且位于所述单纳米孔(3)的上、下侧； 用于检测两Pt电极(4)之间电流的电流表(7)，电流表(7)的两端分别与两Pt电极 ⑷相连接；和用于给两Pt电极⑷施加电压的第二电压源； 所述单纳米孔( 和流体室中均设有电解液。
2.根据权利要求1所述的基于玻璃微管的单纳米孔传感器，其特征在于，所述单纳米孔(3)的直径为1 IOOnm0
专利摘要本实用新型公开了一种基于玻璃微管的单纳米孔传感器，玻璃微管，其包括位于一端的突起；单纳米孔，设置在所述突起中；两流体室，分别设置在单纳米孔的两端，且两流体室通过单纳米孔相连接；用于给两流体室施加电压的第一电压源；两Pt电极，设置在突起上且位于单纳米孔的上、下侧；用于检测两Pt电极之间电流的电流表，电流表的两端分别与两Pt电极相连接；和用于给两Pt电极施加电压的第二电压源；所述单纳米孔和流体室中均设有电解液。本实用新型的传感器采用四电极，可以获得径向电流和轴向电流，使得本实用新型的传感器具有较高的灵敏度。
文档编号G01N27/00GK201993332SQ20102067831
公开日2011年9月28日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者倪中华, 张磊, 沙菁*, 陈云飞 申请人:东南大学