[发明专利]分子分配器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及纳米技术，而且更具体地说，本发明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。

背景技术

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。

发明内容

根据本发明的一种实施例，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。

根据本发明的另一种实施例，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发明的技术实现的。本发明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发明的一部分。为了更好地理解本发明的优点与特征，参考描述与附图。

附图说明

被看作是本发明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，本发明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是根据本发明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。V₁、V₂和V₃是电极106、107、108各自的电压。