开发更好的纳米孔技术
在最简单的层面上，纳米孔是绝缘膜中的(纳米大小的)孔。当施加电压时，孔允许离子穿过膜，从而产生可测量的电流。当分子通过纳米孔时，它会导致电流发生变化，这可用于表征甚至识别单个分子。纳米孔是极其强大的单分子生物传感装置，可用于检测和测序 DNA、RNA 甚至蛋白质。最近，它已被用于SARS-CoV-2病毒测序。
固态纳米孔是一种极其通用的纳米孔类型，形成于超薄膜(小于 50 纳米)中，由氮化硅 (SiN x )等材料制成。固态纳米孔可以制成各种直径，并且可以承受多种条件。制造纳米孔最吸引人的技术之一是受控击穿 (CBD)。这种技术速度快，降低了制造成本，不需要专门的设备，并且可以自动化。
CBD 是一种 通过跨膜施加电场以感应电流的技术。在某一时刻，观察到电流尖峰，表明孔隙形成。然后迅速降低电压以确保制造单个小纳米孔。
这一过程的潜在机制尚未完全阐明，因此一个涉及 ITQB NOVA 的国际团队决定进一步研究在击穿过程中通过膜的电传导是如何发生的，即氧化和还原反应(也称为氧化还原反应，它们意味着电子损失或获得，分别)影响过程。为此，该团队创建了三种设备，其中电场以不同的方式施加到膜(一种富含硅的 SiN x膜)上：通过膜两侧的金属电极;通过膜两侧的电解质溶液;并通过一个混合装置，一侧是金属电极，另一侧是电解质溶液。
结果表明氧化还原反应必须发生在膜-电解质界面，而金属电极则避免了这种需要。该团队还证明，由于这种现象，纳米孔的制造可以通过在膜表面使用金属微电极进行 CBD 来定位到某些区域。最后，通过改变膜中硅的含量，研究人员证明传导和纳米孔的形成高度依赖于膜材料，因为它限制了膜中的电流。
“多年来，我们一直对控制纳米孔的位置感兴趣”，James Yates 说。Pedro Sousa 补充说：“我们的研究结果表明，CBD 可用于将孔与互补的微或纳米结构(例如隧道电极或场效应传感器)整合到一系列不同的膜材料中。” 这些设备随后可用于检测特定分子，如蛋白质、DNA 或抗体，并应用于各种场景，包括大流行监测或食品安全。
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