用于使用纳米制造的设备来测量分析物的设计和方法技术

提供用于使用量子隧穿效应来对线性生物分子（例如DNA、RNA、多肽、蛋白质等等）进行测序的设备、以及制造和使用这样的设备的方法。纳米制造的设备可以包括通过在两个电极之间沉积薄膜并且随后使用蚀刻工艺移除该膜而形成的小的间隙。结果得到的间隙的宽度可以与线性生物分子的大小相对应以使得当在间隙中存在生物分子（例如核酸碱基或氨基酸）的一部分时，可以测量隧穿电流、电压或阻抗中的变化并且识别生物分子的该部分。可以通过例如牺牲膜的原子层沉积（ALD）在原子尺度上精确控制间隙尺寸。可使用现有的集成电路制造装备和设施来制造该设备，并且多个设备可以被形成在单个芯片上。

Design and method for measuring analyte by using nano manufacturing equipment

A device for sequencing biological molecules (such as DNA, RNA, polypeptide, protein and so on) using quantum tunneling effect is provided, and a method for manufacturing and using such devices is also provided. A nano - made device can include a small gap formed by depositing a film between two electrodes and then using the etching process to remove the film. The width of the gap can be obtained with linear biological molecules corresponding to the size so that when there are biological molecules in the gap (such as nucleic acid or amino acid) part, can measure the change of tunneling current and voltage or in the impedance and the identification of biological molecules in this part. The gap size can be accurately controlled by atomic layer deposition (ALD), for example, at the sacrificial membrane. The existing integrated circuit manufacturing equipment and facilities can be used to manufacture the equipment, and a number of devices can be formed on a single chip.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用纳米制造的设备来测量分析物的设计和方法
本公开内容总体上涉及测量分析物，并且更具体地涉及通过使用量子隧穿效应的纳米制造的设备来对线性生物分子（例如DNA、RNA、蛋白质等等）进行测序。
技术介绍
在遗传学中，术语测序可指代用于确定诸如DNA、RNA、氨基酸等等之类的线性生物分子的主要结构或序列的方法。例如，DNA测序是确定给定DNA片段中的核酸碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶）的顺序的过程。DNA测序是一种揭示处于分子水平的遗传变异（诸如单核苷酸多态性、拷贝数变异、基因融合、插入/缺失等等）的有力方法。因此，了解疾病机制、基因诊断和个体化医疗是非常必要的。DNA测序过程通常包括从样本提取目标核酸并将其片段化。片段化的核酸用于产生通常包括一个或多个连接物的靶核酸模板。该模板可能受到诸如聚合酶链反应(PCR)、桥式扩增之类的扩增方法以便以核酸“纳米球（也被称为DNA纳米球（DNB））”的形式提供聚簇或滚环复制。然后例如通过凭借合成或凭借连接（ligation）技术进行测序来对单链核酸执行测序应用。然而，这样的扩增过程通常与高成本相关联，因为复制测序要求高精度、短读长度和每次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用量子隧穿来对线性生物分子进行测序的设备，该设备包括：具有顶面衬底；设置在衬底的顶面的第一部分上的第一电极；设置在衬底的顶面的第二部分上的第一电介质层；设置在第一电介质层上且悬挂在第一电极上方的第二电极；以及通过第一电极的顶面和第二电极的底面限定的间隙，其中该间隙的宽度对应于线性生物分子的大小以使得当在以下情况下时量子隧穿电流在第一电极和第二电极之间传输：跨第一电极和第二电极施加电压；以及在间隙中存在线性生物分子的一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 US 62/1871611.一种用于使用量子隧穿来对线性生物分子进行测序的设备，该设备包括：具有顶面衬底；设置在衬底的顶面的第一部分上的第一电极；设置在衬底的顶面的第二部分上的第一电介质层；设置在第一电介质层上且悬挂在第一电极上方的第二电极；以及通过第一电极的顶面和第二电极的底面限定的间隙，其中该间隙的宽度对应于线性生物分子的大小以使得当在以下情况下时量子隧穿电流在第一电极和第二电极之间传输：跨第一电极和第二电极施加电压；以及在间隙中存在线性生物分子的一部分。2.根据权利要求1所述的设备，其中该衬底包括设置在半导体衬底上的第二电介质层。3.根据权利要求1-2所述的设备，其中该间隙的宽度是约0.8至5.0nm。4.根据权利要求1-3所述的设备，其中该间隙进一步由第一电介质层的顶面和第二电极的侧面来限定。5.根据权利要求4所述的设备，其中该第一电介质层的顶面和第一电极的顶面基本上是共面的。6.根据权利要求1-5所述的设备，其中该第一电极和第二电极彼此正交定向。7.根据权利要求1-6所述的设备，进一步包括电气耦合至第一电极和第二电极的电路，其中该电路被配置成：跨第一电极和第二电极施加电压；以及测量：在第一电极和第二电极之间传输的量子隧穿电流；跨第一电极和第二电极的电压；或第一电极和第二电极之间的阻抗。8.根据权利要求1-7所述的设备，其中该第一电极和第二电极各自都包括从由以下各项组成的组中选择的材料：金属、半导体、碳、导电陶瓷和导电聚合物。9.根据权利要求1-8所述的设备，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S亨克，
申请(专利权)人：豪夫迈·罗氏有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH