以閘極效應控制DNA在氧化矽奈米孔的阻斷訊號

Gate effect on translocation of DNA through a SiO2 nanopore

顏培峻

指導教授 ： 周亞謙

國立清華大學/理學院/物理學系/博士(2008年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2008.00076

摘要

摘 要
本實驗的目的是利用閘極電壓來控制DNA通過奈米孔的阻斷訊號。本實驗首先製作含閘極的奈米孔結構，除了基本的奈米孔外，另外還包含閘極結構。實驗的目的希望以閘極電壓來降低DNA通過奈米孔時的速度， DNA本身是一帶電分子，因此在閘極電壓作用下應該會受到影響，因而使DNA通過奈米孔時的速度改變，因此本實驗首先設計並製作出含閘極結構的奈米孔，並且利用閘極效應來控制DNA通過奈米孔所產生的阻斷訊號週期。若能使DNA通過奈米孔的速度有效的降低，阻斷訊號周期就能明顯的增加，對於DNA長度的分辨將大幅提升解析度，甚至能找出DNA中的鹼基A、T、C、G所產生電流訊號的不同，進而達到定序的目的。
晶片製作採用SOI晶圓，以光學微影、電子束微影、乾蝕刻、濕蝕刻、氧化、薄膜沉積等製程技術首先製作出含閘極結構的奈米孔晶片，並且將奈米孔直徑控制在10 nm以下，因此可得到明顯的阻斷訊號並且能以閘極電壓來控制阻斷訊號週期。在閘極電壓的影響之下除了DNA通過奈米孔的速度能有效被降低，通過時所阻斷的電流訊號也受到閘極電壓的影響，因此推測閘極電壓除了造成電位差改變，在閘極電壓的影響之下DNA本身移動路徑會改變，DNA表面所吸附的離子也會隨閘極電壓的增加而改變分布狀態。
由閘極電壓的改變造成奈米孔至外加偏壓電極端的電位差改變，以及DNA移動路徑改變和表面吸附離子分佈改變，我們建立了DNA在閘極電壓影響下的運動模型，並加上流體力學和電磁學定性解釋了阻斷電流、阻斷時間改變的原因。

關鍵字

奈米孔

參考文獻

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