纳米间隙电极对及其制造方法技术

用于检测生物分子的系统包括纳米间隙电极装置，纳米间隙电极装置包含第一电极和相邻于该第一电极的第二电极。第一电极与第二电极可由纳米间隙分离，纳米间隙被定尺寸成允许生物分子流动通过纳米间隙。纳米间隙可至少具有第一间隙区域和第二间隙区域。第二间隙区域可相对于具有第一间隙区域的平面以大于0°的角度定向。系统可进一步包含联接至纳米间隙电极装置的电路。当生物分子流动通过纳米间隙时，电路可从第一电极和第二电极接收电信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉参考本申请要求2013年10月16日提交的日本专利申请JP2013-215828的优先权，该日本专利申请的全文以引用的方式并入本文。背景本专利技术涉及一种纳米间隙电极对以及一种制造纳米间隙电极对的方法。近年来，电极结构(下文中称为纳米间隙电极对)已成为关注焦点，其中纳米级间隙形成于对置电极部件或成形G0针尖之间。因此，使用纳米间隙电极对来对电子装置、生物装置等进行积极研究。例如，在生物装置领域中，已设想一种利用纳米间隙电极对来分析DNA或RNA的核苷酸序列的分析设备(例如参阅国际公开WO2011/108540，该国际公开的全文以引用的方式并入本文)。在此分析设备中，使单一DNA或RNA链通过纳米间隙电极对的电极部件之间的纳米级中空间隙(下文中称为纳米间隙)。通常，可使用单链DNA或RNA。接着，当单一DNA或RNA链的碱基通过电极部件之间的纳米间隙时，测量流动通过电极部件的电流，由此能够基于电流值而判定构成DNA或RNA链的碱基。如上文所提及，在此分析设备中，若纳米间隙电极对的电极部件之间的距离增大，则电流的可检测值减小。这使得难以高灵敏度地分析样本。因此，期望的是，电极部件之间可形成小尺寸的纳米间隙。因此，致力于开发纳米间隙电极对，其电极部件之间的距离较短(例如参见日本专利特许公开2006-234799，该案的全文以引用的方式并入本文)。日本专利特许公开2006-234799(该案的全文以引用的方式并入本文)公开了一种方法，其通过建立包括金属层、自组装单层(SAM)或Al2O3层和金属层的三层结构且接着移除该SAM或Al2O3层而在基板上制造竖直纳米间隙。日本专利特许公开案第2006-234799号(该案的全文以引用的方式并入本文中)也公开一种方法，其通过在布置于基板上的作为一个电极部件的第一金属层的侧表面上形成SAM，形成充当该基板上的另一电极部件的第二金属层使得与该SAM接触，且接着移除该SAM而建立该第一金属层与该第二金属层之间的平面纳米间隙。虽然在纳米间隙电极中电极部件之间的距离可变窄，但在一些情况中，电极部件之间的变窄距离会使含单链DNA的样本溶液测量目标更难以通过纳米间隙。因此，已鉴于上述问题而实现的本专利技术的目的是提出一种纳米间隙电极对和一种用于制造纳米间隙电极对的方法，其中样本流体可容易地通过第一电极部件与第二电极部件之间的纳米间隙，即使该纳米间隙的宽度实质上较窄。
技术实现思路
本专利技术提供纳米间隙电极装置和系统。本文所提供的纳米间隙电极装置和系统能够至少解决一些上述问题。在一些实施例中，一种纳米间隙电极对可包含：第一电极部件，其形成于基板上；第二电极部件，其或者形成于在绝缘层上的第一电极部件上方形成的间隙形成层上，或者形成于在该第一电极部件上形成的间隙形成层上，并且布置成与该第一电极部件对置；和纳米间隙，其形成于该第一电极部件与该第二电极部件之间，该纳米间隙由与基板共面的第一纳米间隙区域以及垂直于该基板而延伸的第二纳米间隙区域组成，该第二纳米间隙区域的终端与该第一纳米间隙区域连接或重叠。在一些实施例中，一种纳米间隙电极对可包含：第一电极部件，其形成于基板上；第二电极部件，其形成于该基板上的间隙形成层上且布置成与该第一电极部件对置；和纳米间隙，其形成于该第一电极部件与该第二电极部件之间，该纳米间隙包括与基板共面的第一纳米间隙区域和垂直于该基板而延伸的第二纳米间隙区域，该第二纳米间隙区域的终端与该第一纳米间隙区域连接或重叠。在本专利技术的一个方面中，一种纳米间隙电极对包括：第一电极部件，其形成于基板上；第二电极部件，其或者形成于通过绝缘层而形成于该第一电极部件中的间隙形成层上，或者形成于在该第一电极部件中形成的间隙形成层上，并且布置成与该第一电极部件对置；和纳米间隙，其形成于该第一电极部件与该第二电极部件之间，该纳米间隙由沿该基板的平面方向延伸的第一间隙区域以及垂直于该基板而延伸的第二间隙区域组成，该第二间隙区域的终端与该第一间隙区域连接。在实施例中，该第一电极部件包含：薄膜部件；厚膜部件，其膜厚度厚于该薄膜部件；和第一电极侧间隙形成部件，其形成于该薄膜部件与该厚膜部件之间且其膜厚度薄于该厚膜部件。该第二电极部件可包含：基底部件，其通过该绝缘层和该间隙形成层或仅通过该间隙形成层而布置于该薄膜部件上；和第二电极侧间隙形成部件，其前端从该基底部件延伸朝向该厚膜部件，由此形成该第一电极侧间隙形成部件与该第二电极侧间隙形成部件之间的该第一间隙区域和该厚膜部件与该第二电极侧间隙形成部件之间的该第二间隙区域。在另一方面中，一种纳米间隙电极对包括：第一电极部件，其形成于基板上；第二电极部件，其形成于该基板上的间隙形成层中且布置成与该第一电极部件对置；和纳米间隙，其形成于该第一电极部件与该第二电极部件之间，该纳米间隙由沿该基板的平面方向延伸的第一间隙区域和垂直于该基板而延伸的第二间隙区域组成，该第二间隙区域的终端与该第一间隙区域连接。在实施例中，该第二电极部件包含：基底部件，其通过该间隙形成层而布置于该基板上；和第二电极侧间隙形成部件，其被形成以便在该第一电极部件上运行，其中该第一间隙区域和该第二间隙区域设置于该第一电极部件与该第二电极侧间隙形成部件之间。在实施例中，该第一间隙区域的宽度和该第二间隙区域的宽度具有与该间隙形成层的膜厚度相同的尺寸。在另一方面中，一种用于检测生物分子的系统包括：纳米间隙电极装置，所述纳米间隙电极装置包含第一电极和与所述第一电极相邻的第二电极，其中所述第一电极与所述第二电极由纳米间隙分离，所述纳米间隙被定尺寸成允许所述生物分子流动通过所述纳米间隙，其中所述纳米间隙至少具有第一间隙区域和第二间隙区域，其中所述第二间隙区域相对于具有或限定所述第一间隙区域的平面以大于0°的角度定向；和电路，所述电路被联接至所述纳米间隙电极装置，其中当所述生物分子流动通过所述纳米间隙时，所述电路从所述第一电极和所述第二电极接收电信号。在一些实施例中，该第二间隙区域相对于具有或限定该第一间隙区域的该平面以大于约25°的角度定向。在一些实施例中，该第二间隙区域相对于具有或限定该第一间隙区域的该平面以大于约45°的角度定向。在一些实施例中，该第二间隙区域相对于具有或限定该第一间隙区域的该平面以约90°的角度定向。在一些实施例中，该第一电极相邻于基板。在一些实施例中，该第二电极相邻于与该第一电极接触的绝缘层。在一些实施例中，该第一电极包括第一部分和相邻于该第一部分的第二部分，其中该第一部分和该第二部分相邻于该基板，并且其中该第一部分具有大于该第二部分的厚度。在一些实施例中，该第一部分具有部分地限定该第二间隙区域的表面，并且其中该第二部分具有部分地限定该第一间隙区域的表面。在一些实施例中，该第一电极或该第二电极的一部分具有单原子针尖。在一些实施例中，该第二间隙区域的终端联接至该第一间隙区域。在一些实施例中，该系统进一步包括至少一个通道，其与该纳米间隙电极装置流体连通且被构造成将该生物分子导引至该纳米间隙。在一些实施例中，该通道与微流体结构整合。在一些实施例中，该电路是计算机处理器的一部分或与计算机处理器通信，该计算机处理器被编程以从该电信号检测该生物分子或其一部分。在一些实施例中，该纳米间隙电极装置是纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测生物分子的系统，所述系统包括：纳米间隙电极装置，所述纳米间隙电极装置包含第一电极和与所述第一电极相邻的第二电极，其中所述第一电极与所述第二电极由纳米间隙分离，所述纳米间隙被定尺寸成允许所述生物分子流动通过所述纳米间隙，其中所述纳米间隙至少具有第一间隙区域和第二间隙区域，其中所述第二间隙区域相对于具有所述第一间隙区域的平面以大于0°的角度定向；和电路，所述电路被联接至所述纳米间隙电极装置，其中当所述生物分子流动通过所述纳米间隙时，所述电路从所述第一电极和所述第二电极接收电信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.16 JP 2013-2158281.一种用于检测生物分子的系统，所述系统包括：纳米间隙电极装置，所述纳米间隙电极装置包含第一电极和与所述第一电极相邻的第二电极，其中所述第一电极与所述第二电极由纳米间隙分离，所述纳米间隙被定尺寸成允许所述生物分子流动通过所述纳米间隙，其中所述纳米间隙至少具有第一间隙区域和第二间隙区域，其中所述第二间隙区域相对于具有所述第一间隙区域的平面以大于0°的角度定向；和电路，所述电路被联接至所述纳米间隙电极装置，其中当所述生物分子流动通过所述纳米间隙时，所述电路从所述第一电极和所述第二电极接收电信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二间隙区域相对于具有所述第一间隙区域的所述平面以大于约25°的角度定向。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二间隙区域相对于具有所述第一间隙区域的所述平面以大于约45°的角度定向。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二间隙区域相对于具有所述第一间隙区域的所述平面以约90°的角度定向。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电极与基板相邻。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第二电极与绝缘层相邻，所述绝缘层与所述第一电极接触。7.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一电极包括第一部分和与所述第一部分相邻的第二部分，其中所述第一部分及所述第二部分与所述基板相邻，并且其中所述第一部分具有比所述第二部分大的厚度。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一部分具有部分地限定所述第二间隙区域的表面，并且其中所述第二部分具有部分地限定所述第一间隙区域的表面。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电极或所述第二电极的一部分具有单原子针尖。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二间隙区域的终端被联接至所述第一间隙区域。11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括至少一个通道，所述至少一个通道与所述纳米间隙电极装置流体连通，并且所述至少一个通道被构造成将所述生物分子导引至所述纳米间隙。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述通道与微流体结构整合。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路是电脑处理器的一部分，所述电脑处理器被编程以从所述电信号检测所述生物分子或所述生物分子的一部分。14.根据权利要求1所述的系统，其中所述纳米间隙电极装置是纳米间隙电极装置阵列的一部分。15.根据权利要求14所述的系统，其中所述纳米间隙电极装置能够相对于所述阵列的其它纳米间隙电极装置而独立地定址。16.根据权利要求1所述的系统，其中所述纳米间隙具有第三间隙区域，所述第三间隙区域的终端被联接至所述第一间隙区域。17.一种用于感测生物分子的系统，所述系统包括纳米间隙电极装置，所述纳米间隙电极装置包括第一电极和与所述第一电极相邻的第二电极，其中所述第一电极与所述第二电极由纳米间隙分离，所述纳米间隙被定尺寸成允许所述生物分子流动通过所述纳米间隙，其中所述纳米间隙具有第一间隙区域和第二间隙区域，其中所述第二间隙区域相对于具有所述第一间隙区域的平面以约90°的角度定向，并且其中所述第二间隙区域的终端被联接至所述第一间隙区域。18.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一电极与基板相邻。19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第二电极与绝缘层相邻，所述绝缘层与所述第一电极接触。20.根据权利要求18所述的系统，其中所述第一电极包括第一部分和与所述第一部分相邻的第二部分，其中所述第一部分和所述第二部分与所述基板相邻，并且其中所述第一部分具有比所述第二部分大的厚度。21.根据权利要求20所述的系统，其中所述第一部分具有部分地限定所述第二间隙区域的表面，并且其中所述第二部分具有部分地限定所述第一间隙区域的表面。22.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一电极或所述第二电极的一部分具有单原子针尖。23.根据权利要求17所述的系统，进一步包括至少一个通道，所述至少一个通道与所述纳米间隙电极装置流体连通，并且所述至少一个通道被构造成将所述生物分子导引至所述纳米间隙。24.根据权利要求23所述的系统，其中所述通道与微流体结构整合。25.根据权利要求17所述的系统，其中所述纳米间隙电极装置是纳米间隙电极阵列的一部分。26.根据权利要求25所述的系统，其中所述纳米间隙电极装置能够相对于所述阵列的其它纳米间隙电极装置而独立地定址。27.根据权利要求17所述的系统，其中所述纳米间隙具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田修二，马克·奥尔德姆，埃里克·S·诺德曼，
申请(专利权)人：量子生物有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP