自納米孔問(wèn)世以來(lái),研究人員對(duì)其制備材料和方法進(jìn)行了積極的研究和討論。隨著納米制造技術(shù)的發(fā)展,制備納米孔的材料越來(lái)越豐富。另外納米孔具有離子滲透選擇性、離子濃差極化和離子電流整流等獨(dú)特電荷特性。通過(guò)對(duì)其納米通道進(jìn)行功能化基團(tuán)的修飾,可以作為分析檢測(cè)工具,已被應(yīng)用于離子傳輸、藥物傳輸、仿生離子通道和生物傳感器等領(lǐng)域。其中基于離子整流的玻璃納米孔在生物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注。目前基于離子整流的納米孔在生物傳感的應(yīng)用中,主要是依據(jù)DNA-蛋白質(zhì)、DNA-DNA和配體-受體相互作用的傳感體系,可完成蛋白質(zhì)、DNA和金屬離子等物質(zhì)的定量檢測(cè)。而利用酶對(duì)底物的特異性催化作用,實(shí)現(xiàn)對(duì)酶活性的檢測(cè)目前還未報(bào)道。由于酶在生物化學(xué)反應(yīng)中的重要作用,構(gòu)建基于酶-底物相互作用的新型納米孔傳感器,從而實(shí)現(xiàn)酶活性的檢測(cè)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。另一方面,基于離子整流的納米孔傳感器的應(yīng)用中,實(shí)現(xiàn)納米孔的循環(huán)再生性能已有報(bào)道,但是大部分要求的條件都非�？量�,在溫和條件下輕松實(shí)現(xiàn)納米孔的循環(huán)再生性能目前仍是一大挑戰(zhàn),所以構(gòu)建一種在溫和條件下輕松實(shí)現(xiàn)循環(huán)再生的納米孔傳感器也是非常有必要的。所以,針對(duì)目前面臨的這些問(wèn)題,本論... 

【文章來(lái)源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(A)聚焦離子束制備氮化硅納米孔[44]；(B)聚焦電子束調(diào)控納米孔的直徑[45]

第1章緒論3薄膜在高離子強(qiáng)度溶液中具有顯著的耐久性和絕緣性能[18-20]。納米孔的大小是決定石墨烯納米孔分辨率和靈敏度的因素之一，所以為了提高石墨烯納米孔的分辨率，研究者們發(fā)明了各種不同的制備工藝用于刻蝕不同尺寸和形狀的石墨烯納米孔，包括FIB、FEB、氦離子束(HIB)和介電擊穿等技術(shù)[48]。其中介質(zhì)擊穿是一種在電解質(zhì)溶液中即可進(jìn)行且快速制備出亞納米級(jí)納米孔的技術(shù)，與傳統(tǒng)的FIB和FEB技術(shù)相比，它有望提供一種更方便、經(jīng)濟(jì)的高分辨率納米孔制備技術(shù)。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已經(jīng)證明介質(zhì)擊穿技術(shù)具有控制調(diào)節(jié)尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到啟發(fā)[50]，開(kāi)發(fā)了一種基于介質(zhì)擊穿制備單個(gè)石墨烯納米孔的實(shí)驗(yàn)裝置(圖1.2)。將懸浮的單層石墨烯薄膜儲(chǔ)存在100nm的SiNx孔徑中，兩端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl電極用于監(jiān)測(cè)跨膜電流。圖1.2利用介電擊穿法在懸浮石墨烯膜上制備納米孔的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖[50]。采用介電擊穿法制備代表性的孔洞成核(制備非常小的納米孔)和漸進(jìn)式增大納米孔的孔徑最終形成2.2nm納米孔的實(shí)驗(yàn)示例(圖1.3)。首先，石墨烯薄膜表現(xiàn)出很少的跨膜電流(<<1nA)，表明它還沒(méi)有形成孔徑；重復(fù)使用7V成核脈沖直到電流出現(xiàn)明顯的跳躍，表明納米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低電壓脈沖可控地增大孔徑。最后利用孔徑公式將測(cè)量到的跨膜電流轉(zhuǎn)換成孔徑的實(shí)時(shí)測(cè)量值[50]。圖1.3介電擊穿法制備孔徑為2.2nm石墨烯納米孔的實(shí)驗(yàn)電流數(shù)據(jù)[50]。

第1章緒論3薄膜在高離子強(qiáng)度溶液中具有顯著的耐久性和絕緣性能[18-20]。納米孔的大小是決定石墨烯納米孔分辨率和靈敏度的因素之一，所以為了提高石墨烯納米孔的分辨率，研究者們發(fā)明了各種不同的制備工藝用于刻蝕不同尺寸和形狀的石墨烯納米孔，包括FIB、FEB、氦離子束(HIB)和介電擊穿等技術(shù)[48]。其中介質(zhì)擊穿是一種在電解質(zhì)溶液中即可進(jìn)行且快速制備出亞納米級(jí)納米孔的技術(shù)，與傳統(tǒng)的FIB和FEB技術(shù)相比，它有望提供一種更方便、經(jīng)濟(jì)的高分辨率納米孔制備技術(shù)。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已經(jīng)證明介質(zhì)擊穿技術(shù)具有控制調(diào)節(jié)尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到啟發(fā)[50]，開(kāi)發(fā)了一種基于介質(zhì)擊穿制備單個(gè)石墨烯納米孔的實(shí)驗(yàn)裝置(圖1.2)。將懸浮的單層石墨烯薄膜儲(chǔ)存在100nm的SiNx孔徑中，兩端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl電極用于監(jiān)測(cè)跨膜電流。圖1.2利用介電擊穿法在懸浮石墨烯膜上制備納米孔的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖[50]。采用介電擊穿法制備代表性的孔洞成核(制備非常小的納米孔)和漸進(jìn)式增大納米孔的孔徑最終形成2.2nm納米孔的實(shí)驗(yàn)示例(圖1.3)。首先，石墨烯薄膜表現(xiàn)出很少的跨膜電流(<<1nA)，表明它還沒(méi)有形成孔徑；重復(fù)使用7V成核脈沖直到電流出現(xiàn)明顯的跳躍，表明納米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低電壓脈沖可控地增大孔徑。最后利用孔徑公式將測(cè)量到的跨膜電流轉(zhuǎn)換成孔徑的實(shí)時(shí)測(cè)量值[50]。圖1.3介電擊穿法制備孔徑為2.2nm石墨烯納米孔的實(shí)驗(yàn)電流數(shù)據(jù)[50]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Graphene nanopores toward DNA sequencing: a review of experimental aspects[J]. Wei Chen,Guo-Chang Liu,Jun Ouyang,Meng-Juan Gao,Bo Liu,Yuan-Di Zhao.  Science China（Chemistry）. 2017(06)
[2]錐形玻璃納米孔中溶液濃度和pH值對(duì)整流的影響[J]. 黃玉華,葛艷艷,沙菁潔,劉磊,章寅,陳云飛.  東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(03)
[3]生物芯片表面氨基硅烷化修飾[J]. 余良春,陳奇,郎美東,葉邦策.  無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)



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