[發(fā)明專利]環(huán)狀納米孔道及其制備和測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110214005.4
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113042119B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯旭;孫潤卿;詹侃;張儉;王苗;侯雅琦;王鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N27/26
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;秦彥蘇

本發(fā)明公開了環(huán)狀納米孔道及其制備和測試方法。向納米孔道基底的孔道內(nèi)部注入電解質(zhì)溶液，并將該納米孔道基底置于相同的電解質(zhì)溶液環(huán)境中，將溫度調(diào)節(jié)至所述電解質(zhì)溶液的結(jié)冰點以下并靜置一定時間，使得所述納米孔道基底處于完全冷凍狀態(tài)，以在納米孔道基底的孔道內(nèi)填充電解質(zhì)溶液冰晶體；隨后對處于完全冷凍狀態(tài)的納米孔道基底進行緩慢升溫，升溫同時檢測孔道內(nèi)部電流變化，升溫至電流激增點時，電解質(zhì)溶液冰晶體在與納米孔道基底的接觸面形成準(zhǔn)液體層，準(zhǔn)液體層構(gòu)成所述環(huán)狀納米孔道。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及新型的復(fù)合環(huán)狀納米孔道的制備及測試。

背景技術(shù)

納米孔道，又稱納米孔、納米通道等，通常而言，納米孔道可分為兩類：生物納米孔道和固態(tài)納米孔道。與生物納米孔道相比，固態(tài)納米孔道形狀和尺寸可控，并且具有很高的精度。此外，固態(tài)納米孔道機械強度高，環(huán)境適應(yīng)性強，能夠與許多光學(xué)和電子技術(shù)連用解決實際問題。至今，科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出多種加工和制備人造固態(tài)納米孔道的方法，例如通過聚焦電子束、電化學(xué)刻蝕和化學(xué)離子徑跡刻蝕等，制備得到的納米孔具有尺寸可控，形狀可設(shè)計和成本較低等優(yōu)點。固態(tài)納米孔道分為生物材料、無機材料、有機材料以及復(fù)合材料，其形狀包括錐形、圓柱形、子彈形等，目前已有相關(guān)報道利用多種物理或化學(xué)方法，將不同材料制備成不同形態(tài)的納米孔道，但是環(huán)狀納米孔道相關(guān)的研究仍未深入展開。

納米孔道器件具有納米多孔結(jié)構(gòu)和易于修飾的表/界面，在DNA測序、單分子傳感、能源儲存與轉(zhuǎn)換、電壓門控離子孔道等方面顯示出了巨大的應(yīng)用前景。當(dāng)納米孔道的孔徑結(jié)構(gòu)、表面電荷分布和體相電解質(zhì)濃度等具有不對稱性時，會產(chǎn)生一種類似于二極管的單向離子傳輸特性，稱為離子電流整流(Ionic current rectification，ICR)。影響離子電流整流性質(zhì)的關(guān)鍵因素是表面電荷分布和孔道結(jié)構(gòu)的不對稱性。目前，離子整流已被廣泛應(yīng)用于微流體電路、納米孔傳感器和能量轉(zhuǎn)換裝置的研究中。

CN102320564A公開了一種基于鎢針尖和厚壁玻璃管的納米孔的制備方法。該方法是采用模板法制備玻璃納米孔，包括以下步驟：1)制備鎢針尖；2)玻璃管包封鎢針尖，制備鎢納米盤電極；3)刻蝕包封的鎢針尖，制得玻璃納米孔。該發(fā)明提供了一種系統(tǒng)制備納米孔的方法，程序簡單易于操作，但缺點在于制備完成后，納米孔道孔徑不可調(diào)。

CN110031517A涉及一種復(fù)合玻璃納米孔道的制備方法及其在生物分子檢測中的應(yīng)用，利用玻璃拉制儀拉制玻璃納米孔道，然后通過納米孔的毛細(xì)管現(xiàn)象將插有單壁碳納米管的磷脂修飾在玻璃納米孔道中。該發(fā)明可以通過復(fù)合玻璃納米孔道特異性對不同生物大分子的電流信號的改變進行測量，適用于檢測其他不同的目標(biāo)分子，具有普適性，缺點是沒有考慮低溫環(huán)境對納米孔檢測生物分子的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了環(huán)狀納米孔道及其制備和測試方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之一是：

一種環(huán)狀納米孔道，在納米孔道基底的孔道內(nèi)填充有電解質(zhì)溶液冰晶體，在特定溫度下，所述電解質(zhì)溶液冰晶體在與所述納米孔道基底的接觸面形成準(zhǔn)液體層，所述準(zhǔn)液體層構(gòu)成所述環(huán)狀納米孔道。離子可在所述環(huán)狀納米孔道中進行快速傳輸。

進一步地，所述的納米孔道基底設(shè)有單個納米孔道或多個納米孔道。

優(yōu)選地，所述的納米孔道基底的材料包括無機材料或有機高分子材料；所述無機材料例如包括玻璃、硅材料、氧化鋁或石墨烯中的至少一種；所述有機高分子材料例如包括聚酰亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚吡咯或聚苯胺等中的至少一種。即所述納米孔道基底例如為玻璃納米孔道、硅材料納米孔道、氧化鋁納米孔道、石墨烯納米孔道或有機高分子納米孔道等。