分子分配器制造技术

一种分配带电粒子的方法，包括施加促进带电分子通过纳米孔的运动的偏置电压、检测至少一个带电分子通过该纳米孔并且操纵纳米孔内部的静电势垒，从而阻止额外的带电分子移动通过该纳米孔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种分配带电粒子的方法，包括施加促进带电分子通过纳米孔的运动的偏置电压、检测至少一个带电分子通过该纳米孔并且操纵纳米孔内部的静电势垒，从而阻止额外的带电分子移动通过该纳米孔。【专利说明】分子分配器
本专利技术总体上涉及纳米技术，而且更具体地说，本专利技术的示例实施例针对被配置成准确地传输个别的带电实体的纳米级小孔，其中带电实体例如是诸如小珠之类的分子或粒子。
技术介绍
总的来说，纳米级的小孔可以被认为是纳米孔，或者内直径规模为1-100纳米的小孔。半导体纳米孔可以通过多种方法产生，包括形成通过半导体衬底的几纳米到几十或几百纳米内直径的小孔。依赖于期望的孔直径，可以使用多种技术来产生孔。例如，利用透射式电子显微镜的电子束钻孔、反应性离子蚀刻或者离子束雕刻可以用于产生规定直径的孔。最终的小孔可以在1-100纳米的规模，而且可以被认为是纳米孔。
技术实现思路
根据本专利技术的一种实施例,一种用于分配(dispense)带电粒子的方法包括施加促进带电分子通过纳米孔的运动的偏置电压、检测至少一个带电分子通过纳米孔并且操纵纳米孔内部的静电势垒，以便防止额外的带电分子移动通过该纳米孔。根据本专利技术的另一种实施例，一种分子分配器包括包括多个带电分子的分子储存器、分子储存器附近的纳米孔、布置在分子储存器中的第一拖动电极，及控制单元。纳米孔包括配置成在其中建立静电势垒的第一组锁定电极。根据该示例实施例，控制单元配置成跨第一组锁定电极施加振荡电压并且向第一拖动电极施加偏置电压，以控制个别带电分子从分子储存器流经纳米孔。另外的特征与优点是通过本专利技术的技术实现的。本专利技术的其它实施例与方面在本文具体描述并且被认为是所要求`保护的专利技术的一部分。为了更好地理解本专利技术的优点与特征，参考描述与附图。【专利附图】【附图说明】被看作是本专利技术的主题在本说明书结尾的权利要求中具体指出并清楚地要求保护。结合附图，本专利技术的以上及其它特征与优点从以下具体描述显而易见，其中:图1根据一种示例实施例绘出了分子分配器的示意性横截面图；图2根据一种示例实施例绘出了分子分配器的示意性横截面图；图3根据一种示例实施例绘出了分子分配器的依赖时间的棘轮电压的图；图4根据一种示例实施例绘出了分子分配器滤网的透视图；图5是根据一种示例实施例说明分配分子的方法的流程图；及图6是根据一种示例实施例说明分配分子的方法的流程图。具体实施例精确地控制溶液中化合物(例如，蛋白质)的浓度是一个挑战。示例实施例提供了分子分配器，这种分子分配器大大提高了通过纳米孔结构的分配控制的准确度，其中纳米孔结构包括至少一个纳米孔。纳米孔结构的技术效果与好处包括把精确控制数量的个别分子分配到期望溶液中的能力。如本文所使用的，纳米孔指完全穿透一种材料，例如隔膜，的纳米级的小孔或通孔。图1是根据本专利技术一种实施例说明分子分配器设备的横截面的图。设备100包括控制单元109和与该控制单元通信的纳米孔隔膜102。纳米孔隔膜102可以在该隔膜的两侧都用例如氧化硅的电绝缘体涂覆。纳米孔隔膜102定义了延伸通过其的至少一个纳米孔105。纳米孔隔膜102包括布置在其中、经介质120 (例如，通道或电线)与控制单元109通信的至少一个电极106，这至少一个电极106进一步定义了延伸通过其的纳米孔105。例如，电极106可以基本上是平面的，具有定义纳米孔105的基本上圆形的洞。因而，纳米孔105的内部尺寸可以基本上是圆柱形的，电极106包围纳米孔(例如，见图4)。根据所说明的实施例，纳米孔隔膜102可以进一步包括靠近电极106的绝缘层115、靠近绝缘层115并且经介质121与控制单元109通信的第二电极107、靠近第二电极107的第二绝缘层116，而且可以包括靠近第二绝缘层116并且经介质122与控制单元109通信的第三电极108。绝缘层可以由任何合适的绝缘体形成，绝缘体包括例如二氧化硅。电极可以由任何合适的导电材料或金属形成。作为说明，图1绘出了用于把带电实体或带电分子113从分子储存器部分103(在纳米孔的前面)迁移到目标溶液部分104 (在纳米孔的后面)的设备100的布置。隔膜102形成为被绝缘层115和116隔开的电极106、107、108的堆叠。每个电极的电势(V1' V2和V3)由控制单元109独立设置。电极106和107在本文中被称为锁定电极。电极108在本文中被称为反电极或检测器电极。％、V2和V3是电极106、107、108各自的电压。`部分103和104由纳米孔隔膜102中的纳米孔105连接。通过例如在电极之间创建电势差，锁定电极(例如，106和107)能够在纳米孔105内部创建静电势垒114，以便阻止流经纳米孔105。控制单元109经电通信介质123向部分103中的电极110提供偏置电压(V。)，并且经电通信介质124向部分104中的电极111提供偏置电压(Vt)。电极110和111被称为拖动电极。拖动电极可以由任何合适的导电材料或金属形成，包括银。拖动电极可以在各自部分103和104中的空间内固定，或者可以位于相对靠近纳米孔105的入口和出口。拖动电极可以被偏置，迫使带电分子113移动通过纳米孔105。带电分子113可以例如最初位于分子储存器部分103中。电压差Nt-Nc (拖动电压)把带电分子朝部分104吸引。控制单元109检测纳米孔105内部带电分子的通过。检测可以通过例如测量拖动电极110和111、锁定电极106和107和/或反电极108之间的离子电流变化来实现。根据一种示例实施例，通过检测是通过检测反电极108处的电压或电流变化来使其容易进行的。根据其它示例实施例，通过检测是通过单独地或者与来自反电极108的测量组合地进行拖动电极110与拖动电极111之间的测量来使其容易进行的。但是，应当认识到，测量也可以利用锁定电极、反电极和拖动电极的任意组合来进行。在分子在纳米孔105中通过之后或者之前，锁定电压施加到锁定电极(例如，106、107)，以便创建势垒114。势垒114可以按棘轮方式振荡，通过对锁定电极106和107施加依赖时间的电压偏置，迫使个别带电分子顺序通过纳米孔105。在期望数量的带电分子通过之后，拖动电极110和111的偏置电压可以除去。拖动电极与锁定电极可以独立地控制，或者可以并行控制，例如，通过利用至少一个振荡控制信号的施加使用简单的逻辑门。如所说明的，三个电极在隔膜102的电极堆叠中使用。但是，应当认识到，在其它实施例中，可以使用一个或多个锁定电极。在其中使用单个锁定电极的实施例中，势垒是作为锁定电极电压的结果创建的。例如，具有0.4V电压的锁定电极可以在周围环境中创建0.8V中性电压或拖动电压的势垒。此外，通过使用通过纳米孔长度堆叠的多个电极，可以产生多个势垒。在图1中，锁定电极106、107和108示为具有圆柱形的几何形状(例如，具有通过其的洞的金属平面)。但是，在本专利技术的其它实施例中，锁定电极和拖动电极的几何形状可以变化。作为例子，一种示例实施例可以每层包括两个电极，每个电极占用中心带洞的半个平面的一部分。如所说明的，示例实施例可以包括控制单元109。但是，应当认识到，其它实施例可以包括一个或多个控制单元。例如，控制单元可以包括连接到具有专用集成电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分配带电粒子的方法，包括：施加偏置电压，以便促进带电分子通过纳米孔的运动；检测至少一个带电分子通过该纳米孔；及操纵纳米孔内部的静电势垒，从而阻止附加带电分子移动通过该纳米孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿贾伊·K·罗伊尤鲁，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：