微调尺寸和最小化固态纳米孔的噪音

1。纳米孔加工和清洁注意：一旦纳米孔中存在的绝缘膜，它可以直接安装在液晶单元而无需进一步处理或清洗时，如步骤2所述。或者通过暴露于氧等离子体2：然而，如果有必要除去实验之间的污染物的痕迹，纳米孔芯片可以使用任一食人鱼溶液3,15,16（H 2 O 2 3点01分的H 2 SO 4）清洗。因此，步骤1.2至1.9在下面的协议是可选的，如果通过暴露于食人鱼溶液预洗是没有必要的。 脱气过滤的去离子（DI）水在真空下放置在超声波仪30分钟，在40℃下通过小心加入3ml硫酸然后加入1毫升氢过氧化物制备食人鱼溶液在一个10毫升烧杯中。回流在吸管调匀。注意：食人鱼的解决方案是很危险的。请TA柯所有注意事项。 采用耐酸镊子，小心地边先插入含有纳米孔膜芯片到食人鱼解决方案完全淹没芯片和避免它浮于表面。 在过滤后的水彻底冲洗镊子。 将烧杯在热板预置到90℃，并允许它来清洗至少30分钟。 小心地使用一个干净的玻璃吸管将烧杯取出食人鱼解决方案，并丢弃大量的水。 使用干净的玻璃吸管从步骤1.1加入5毫升脱气的去离子水倒入烧杯中冲洗。除去水，并重复至少5倍。 小心地使用清洁锋利的尖镊子烧杯中取出纳米孔的芯片。搬运时非常小心的纳米孔膜是很脆弱的。 通过使用抽吸轻轻施加抽吸到它的边缘吹干芯片。存放在一个干净的培养皿中的芯片，直到准备使用。 ve_title“> 2。安装的纳米孔通过放置在20％的硝酸溶液中，煮沸10分钟清洗聚四氟乙烯纳米孔的细胞（ 图1）。注意：使用所有必要的个人防护设备和处理酸时要小心。 小心地从在沸腾的去离子水中的硝酸和地方除去细胞10分钟。 煮沸的去离子水为额外的10分钟的细胞以确保完全除去硝酸。从热板上取下烧杯中，并使其冷却至室温。 从烧杯中取出电池，并吹干用过滤后的空气或氮气 。存储单元在一个干净的培养皿中。 脱气过滤KCl溶液（缓冲HEPES，在pH 8）通过在真空下放置在超声波仪30分钟，在40℃下干净2有机硅弹性体垫片由声波处理的乙醇，至少10分钟的每个纳米孔的芯片。 放在一个干净的弹性体垫圈的存在carefu纳米孔的芯片升与垫片开口对准膜窗口。放置和对齐第二垫片芯片之上。 放置在一个半清洁的纳米孔细胞的容器入口的芯片和垫片。通过拧到位的另一半装配的单元格。纳米孔的细胞成分的分解图显示在图1。 通过吸取乙醇进入细胞水库和放置在真空室中，直到几个气泡被看作退出入口润湿纳米孔芯片。 通过冲洗水库至少有3毫升脱气过滤KCl溶液除去乙醇。小心使用抽吸去除溢出。 3。表征纳米孔将纳米孔的细胞在电屏蔽的实验装置，并把Ag / AgCl电极在每个容器。这种设置是相似的， 如图2所示，除了外部电源和电流放大器，它是具有低噪声电阻反馈放大器代替。 使用在电压钳模式中的低噪声放大器，适用电位从-200 mV的扫至200毫伏，并记录IV特性。 适合的IV曲线，得到纳米孔电导，它可以被用来计算在溶液17其直径。如果计算出的直径要小得多从TEM成像于预期，毛孔很可能不完全润湿和/或包含的碎片或污染。 施加200毫伏电位穿过纳米孔，并记录离子电流，持续30秒。 执行一个功率谱密度的离子电流的（PSD）分析和整合到量化纳米孔的电气噪声特性。如果噪声是高于15 pA的RMS在5 kHz的带宽，则该孔隙可能不完全润湿和/或载有污染，不能在实验中可靠地使用。 4。空调使用纳米孔高电器呸LDS 注意：如果IV曲线生成展出不对称或低于预期的传导，或者当前的跟踪显示，不稳定和高噪声水平低的频率，有必要调节纳米孔的高电场，以消除任何污染的孔隙表面和/或润湿的孔。虽然这种方法不影响所造成的膜电容或耦合到测量过程中使用的电流放大器的输入端的寄生电容，高频噪声，低频噪声（也称为1 / f噪声）18可以被大大降低。用于执行此调节设置的示意图如图2所示。 从膜片钳放大器断开电极。 将上述电极连接到计算机控制的电源能够生成的1> 6 V（> 0.2 V /纳米的电场强度为这里所使用的30-nm厚的膜），另一个电子xternal电流放大器，可以实时地监视。 注意：高电场的应用可以被用于调节纳米孔中的各种膜的材料和厚度。尽管这两个30纳米和10纳米的膜是这里所讨论的，所述电压是指使用30-nm厚的膜，除非另有说明。 申请400毫伏（测量电压）横跨纳米孔的电势差为至少5秒。 从最后1秒的数据来确定纳米孔的电导计算的平均电流值。计算基于此电导纳米孔，这应该自动使用基于最可能的几何软件和所选择的纳米孔电导模型来完成的直径。它应该对应于从IV曲线测量的直径。 适用于6V的200毫秒脉冲（润湿电压）横跨纳米孔产生的电场0.2 V /纳米后跟一个5秒的测量周期在400毫伏。再次，计算直径使用最终1秒的数据的纳米孔，并与由TEM测定的预期值进行比较，以确保纳米孔是完全湿润。必要时可重复数次。 如果需要的话，在测量期间重复的高电场脉冲的应用随着电压直到电流信号是稳定的，并示出了预期的电导。我们不建议超过10伏（ 即 > 0.3 V /纳米），因为这可以显著放大或快速破坏纳米孔。 5。扩大使用纳米孔高电场注意：纳米孔的直径是确定其对特定的生物分子传感应用程序的功能是至关重要的。为此，纳米孔用TEM可以放大到所需的大小通过施加高电场，直到适当的直径，实现与用于清洁和润湿相同的设置创建的纳米孔（ 图2）。 使用相同的电子配置，在第4部分，应用200〜500 mV的偏置跨毛孔得到直径测量。而不是嵌合的IV曲线不那么精确，单点测量可以用来快速地大致估计的纳米孔的尺寸。 申请的8 V跨越纳米孔后面至少5秒，在400毫伏的测量周期的2秒脉冲。新径的计算通常会出现在纳米孔的大小增加很少（<0.1 ​​nm）的。 重复此过程循环，放大和测量电压之间的交流，以获得在原地 ，增加纳米孔直径的实时测量。 如果较快增长速度是可取的，增加高达10 V.生长增量施加的电压的幅值通常会加速作为孔隙扩大与增加的电导率范围为0.03纳秒/秒EC＆＃160;到10纳秒/秒，这取决于纳米孔，强度的电场和电解质溶液性质的大小。 当达到所需直径，停止高电场的应用。这可以自动使用计算机程序来完成。 重新连接膜片钳放大器的电极。 获得新的IV和电流跟踪数据，在200 mV到确认纳米孔的直径和验证的低噪声电流信号，如步骤3.2 – 3.5以上。如有必要，重复调节和扩大协议（步骤4.1 – 5.5）。 6。 DNA的易位之前增加一个生物分子样品，进行对照实验，以确保有在储没有污染。根据收购+150〜+300 mV的在没有任何样品的施加电位的电流跟踪来验证目前没有封锁2分钟后检​​测。 添加λDNA（48.5 KBP双链）到<em>的顺式储为0.5-2纳克/微升的最终浓度。用移液管为至少10秒回流轻轻以确保在整个容器中的样品的均匀分布。 对于一个30纳米厚的纳米孔，适用+150〜+300 mV的一个潜在的偏见，以反水库和测量离子电流通过纳米孔。对于非常短的易位事件，最好是在一个较高的频率（250 kHz或更高）具有相对高的低通滤波频率（100 kHz）下采样。 使用监控软件来检测瞬态电流封锁作为分子通过纳米孔转运的离子电流。分子易位的离子电流的痕迹可以分析，以确定堵塞深度，持续时间和频率来推断大约感兴趣的样本信息。相反地​​，如果有关的易位分子信息是已知的，该数据可以被用于研究纳米孔本身的性质。