專利名稱：一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種用于檢測分子的裝置，具體涉及的是一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器。
背景技術(shù)：
目前，納米通道主要包括天然納米通道及固態(tài)納米通道。固態(tài)納米孔的制備主要在固態(tài)薄膜材料上進(jìn)行，方法有①離子束雕刻，離子束濺射侵蝕孔膜材料制成一個納米孔或刺激物質(zhì)橫向運(yùn)輸收縮成一個納米孔；②微雕鑄，先用光刻技術(shù)制成母版，再在PDMS上金屬沉積制備納米孔；③潛徑跡蝕刻，聚合物薄膜被高能重離子輻照后沿入射離子路徑產(chǎn)生潛徑跡，再對薄膜潛在離子軌道進(jìn)行化學(xué)蝕刻，從而構(gòu)成一個孔膜；④高能電子束誘導(dǎo)微調(diào)，高強(qiáng)度電子流可使得材料表面改性，微調(diào)已加工好的納米孔(其可用FIB鉆孔或電子束光刻獲得)的直徑。但是薄膜納米孔加工成本較高，因為這些方法需要昂貴的制造設(shè)備或特殊材料，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)的聚焦離子束系統(tǒng)、透射電鏡(TEM)的高能高聚焦性的電子束或具有低密度離子軌道的聚合物膜；其力學(xué)穩(wěn)定性較差易受到薄膜結(jié)構(gòu)的機(jī)械力學(xué)特性的限制，薄膜與溶液之間的表面張力也極易影響薄膜與基底的吸附穩(wěn)定性，還有鹽溶液腐蝕、熱膨脹變形能制約著固態(tài)薄膜納米孔的使用壽命；其噪音影響較大絕緣的薄膜材料一般都是沉積在基體上的，兩種不同材料的鍵合情況、各種場(溶液、溫度、振動) 環(huán)境下薄膜與基體的受力情況都會對納米孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從而實驗得到調(diào)制電流飄動范圍大，噪音影響顯著。利用納米通道技術(shù)的生物分子傳感器不僅可以進(jìn)行DNA測序，還可以檢測細(xì)菌、 蛋白質(zhì)分子和檢測抗原-抗體的反應(yīng)，從而應(yīng)用于疾病檢測、藥物篩選，具有廣泛的應(yīng)用前景。納米孔檢測技術(shù)的原理就是通過辨識納米孔內(nèi)導(dǎo)電性介質(zhì)所引起的調(diào)制電流的變化幅度和持續(xù)時間達(dá)到辨識該介質(zhì)的目的。但目前電流檢測都是在軸向加電壓產(chǎn)生離子電流， 但是在軸向加電壓會限制其分辨率而且無法判斷被測介質(zhì)在孔內(nèi)的運(yùn)動狀態(tài)。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實用新型目的是在于提供一種機(jī)械力學(xué)特性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比較高的，具有較好的使用壽命和低水平的噪音影響的一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)本實用新型的一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器，包括玻璃微管，包括位于一端的突起；單納米孔，設(shè)置在突起中；兩流體室，分別設(shè)置在單納米孔的兩端并通過單納米孔相連接；用于給兩流體室施加電壓的第一電壓源；兩Pt電極，設(shè)置在突起上且位于單納米孔的上、下側(cè)；用于檢測兩Pt電極之間電流的電流表，電流表的兩端分別與兩Pt電極相連接；和用于給兩Pt電極施加電壓的第二電壓源；單納米孔和流體室中均設(shè)有電解液。采用了相互垂直的兩對電極，所以具備較高的靈敏度。[0007]上述單納米孔的直徑為1 lOOnm。適合不同介質(zhì)的尺寸范圍。本實用新型的傳感器采用四電極，可以獲得徑向電流和軸向電流，將徑向電流和軸向電流比較，能夠獲得更高的靈敏度和辨識率，而且通過徑向電流還能夠分析被測介質(zhì)過孔的狀態(tài)，便于以后進(jìn)一步分析介質(zhì)的性質(zhì)等；采用本實用新型單納米孔的直徑為1 lOOnm，適合于檢測不同的介質(zhì)，且制得的單納米孔具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、信噪比較低和靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來詳細(xì)說明本實用新型；

圖1為本實用新型密封有石蠟的玻璃微管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1經(jīng)加熱后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進(jìn)一步闡述本實用新型。本實用新型的單納米孔傳感器包括玻璃微管1，玻璃微管1包括位于右端的突起 5，在突起5中設(shè)有單納米孔3，在單納米孔3的兩端分別設(shè)有一個流體室，兩流體室通過單納米孔3相連接，用第一電壓源提供兩流體室之間的電壓，在突起5上位于單納米孔3上、 下側(cè)設(shè)有兩個Pt電極4，用電流表7檢測兩Pt電極4之間的電流，電流表7的兩端分別與兩Pt電極4相連接，用第二電壓源提供兩Pt電極之間的電壓，單納米孔3和流體室中均設(shè)有電解液。本實用新型的基于玻璃微管的單納米孔傳感器的制造方法，包括以下幾個步驟(a)在玻璃微管1內(nèi)放入少量的固態(tài)石蠟2，使固態(tài)石蠟2均勻地分布在玻璃微管 1的內(nèi)壁上(參見圖1)，然后在玻璃微管1的中間位置進(jìn)行局部加熱，使玻璃微管1熔封、 拉斷，此時，熔封的玻璃微管1內(nèi)的壓強(qiáng)大于標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)，體積受限的氣態(tài)石蠟2具有抵抗壓縮的趨勢，位于突起5處的石蠟2形成物理占位，此時，熔融態(tài)的玻璃微管1包覆石蠟2形成一個錐形的納米通道6 (參見圖2)；(b)用化學(xué)溶解的方法，去除石蠟2，實現(xiàn)納米通道6的洞通，再用金剛石砂輪磨削位于突起5處的納米通道6，此時，突起5中得到一個直徑為1 IOOnm單納米孔3 ；在單納米孔3的兩端分別連接一個流體室，在單納米孔3和流體室中裝電解液，兩流體室通過單納米孔3相連接，在左端的流體室內(nèi)添加需要檢測的介質(zhì)；去除石蠟2，使得單納米孔3具有統(tǒng)一而明確的材料特性，所以該單納米孔3具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；(c)參見圖3，在突起5的右端通過原子層沉積的方法，在突起5處單納米孔3的上、下兩側(cè)分別沉積Pt層，將導(dǎo)線與Pt層相連接形成Pt電極4，作為徑向電極，用電流表7 檢測兩Pt電極4之間的電流，電流表7的兩端分別與兩Pt電極4相連接；(d)在兩流體室之間加第一電壓源，由于單納米孔3的直徑略大于待測介質(zhì)的直徑，當(dāng)沿單納米孔3的兩端施加電壓時，會產(chǎn)生離子電流，從而將待測分子拉過單納米孔3 ； 當(dāng)單納米孔3直徑與待辨識的介質(zhì)直徑接近時，當(dāng)異質(zhì)介質(zhì)通過單納米孔3的時候，由于介質(zhì)的堵塞將引起電流的微弱變化，通過實驗建立離子電流與不同介質(zhì)一一對應(yīng)的關(guān)系，此時可以通過檢測單納米孔3中離子電流的變化，進(jìn)而辨識介質(zhì)；在兩Pt電極4之間加第二電壓源，從而獲得徑向電流，通過分析徑向電流，從而得知被測介質(zhì)的過孔狀態(tài)等。原子層沉積的方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅言。本實用新型的傳感器采用四電極，可以獲得徑向電流和軸向電流，將徑向電流和軸向電流比較，能夠獲得更高的靈敏度和辨識率，而且通過徑向電流還能夠分析被測介質(zhì)過孔的狀態(tài)，便于以后進(jìn)一步分析介質(zhì)的性質(zhì)等；采用本實用新型單納米孔3的直徑為1 lOOnm，適合于檢測不同的介質(zhì)，且制得的單納米孔3具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、信噪比較低和靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器，其特征在于，包括玻璃微管(1)，其包括位于一端的突起(5)；單納米孔(3)，設(shè)置在所述突起(5)中；兩流體室，分別設(shè)置在所述單納米孔(3)的兩端，且兩流體室通過單納米孔C3)相連接；用于給兩流體室施加電壓的第一電壓源；兩Pt電極G)，設(shè)置在所述突起( 上且位于所述單納米孔(3)的上、下側(cè)； 用于檢測兩Pt電極(4)之間電流的電流表(7)，電流表(7)的兩端分別與兩Pt電極 ⑷相連接；和用于給兩Pt電極⑷施加電壓的第二電壓源； 所述單納米孔( 和流體室中均設(shè)有電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于玻璃微管的單納米孔傳感器，其特征在于，所述單納米孔(3)的直徑為1 IOOnm0
專利摘要本實用新型公開了一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器，玻璃微管，其包括位于一端的突起；單納米孔，設(shè)置在所述突起中；兩流體室，分別設(shè)置在單納米孔的兩端，且兩流體室通過單納米孔相連接；用于給兩流體室施加電壓的第一電壓源；兩Pt電極，設(shè)置在突起上且位于單納米孔的上、下側(cè)；用于檢測兩Pt電極之間電流的電流表，電流表的兩端分別與兩Pt電極相連接；和用于給兩Pt電極施加電壓的第二電壓源；所述單納米孔和流體室中均設(shè)有電解液。本實用新型的傳感器采用四電極，可以獲得徑向電流和軸向電流，使得本實用新型的傳感器具有較高的靈敏度。
文檔編號G01N27/00GK201993332SQ20102067831
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者倪中華, 張磊, 沙菁*, 陳云飛 申請人:東南大學(xué)