[发明专利]用于生物聚合物操控和检测的基于场效应的纳米传感器

权利要求书

1.一种用于操控分子的方法，所述方法包括：

将所述分子驱动到填充有导电流体的纳米通道中；

在所述纳米通道内部创建第一垂直电场以执行以下项中的至少一项：使所述分子减速和使所述分子不动；

通过所述第一垂直电场和水平电场使所述分子伸展成非折叠直链；以及

顺序地读取所述分子的单体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述分子接触纳米间隙之前所述第一垂直电场使所述分子不动，所述分子在所述纳米间隙中被感测以用于读取。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一垂直电场保持着所述分子的第一端而第二端是自由的。

4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述分子的所述第一端被保持时所述分子的所述第二端伸展。

5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述第一端被所述第一垂直电场保持时所述水平电场引起所述分子伸展直到所述分子被矫直。

6.根据权利要求5所述的方法，其中当读取所述单体时所述分子由在所述分子的所述第二端处或附近的第二垂直电场保持。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述分子向前移动一个节段，其包括：

施加所述第一垂直电场以在第一端保持所述分子并且施加第二垂直电场以在第二端保持所述分子；

在施加所述水平电场以将所述分子向前驱动一个节段时并且在所述第二端处保持着所述分子时，将所述第一端处的所述第一垂直电场释放一个脉冲；

在将所述第二电场释放一个脉冲时，通过施加所述水平电场并且施加所述第一垂直电场使所述分子伸展；并且

读取增加了一个节段的所述分子。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一垂直电场由被定位至所述纳米通道的第一对俘获电极生成。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二垂直电场由在与所述第一对俘获电极不同的区域处被定位至所述纳米通道的第二对俘获电极生成。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述水平电场由成对的电极生成。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一垂直电场引起钳制所述分子以抵靠所述纳米通道的壁的力。

12.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二垂直电场引起钳制所述分子以抵靠所述纳米通道的壁的力。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述分子是脱氧核糖核酸并且所述单体是所述脱氧核糖核酸的碱基。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述分子是核糖核酸并且所述单体是所述核糖核酸的碱基。

15.一种用于操控分子的系统，所述系统包括：

填充有导电流体的纳米通道，所述分子被驱动到所述纳米通道中；

被定位至所述纳米通道的第一对俘获电极，所述第一对俘获电极被配置成在所述纳米通道内部创建第一垂直电场以执行以下项中的至少一项：使所述分子减速和使所述分子不动；

所述第一对俘获电极被配置成通过所述第一垂直电场和水平电场使所述分子伸展成非折叠的直链；以及

被定位至所述纳米通道的成对的感测电极，所述成对的感测电极被配置成顺序地读取所述分子的单体。

16.根据权利要求15所述的系统，其中在所述分子接触在所述成对的感测电极之间的纳米间隙之前所述第一垂直电场使所述分子不动，所述分子在所述纳米间隙中被感测以用于读取。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述第一对俘获电极的所述第一垂直电场保持所述分子的第一端而第二端是自由的。

18.根据权利要求17所述的系统，其中在所述分子的所述第一端被保持着时所述分子的所述第二端伸展。

19.根据权利要求18所述的系统，其中在所述第一端被所述第一对俘获电极的所述第一垂直电场保持时所述水平电场引起所述分子伸展直到所述分子被矫直。

20.根据权利要求19所述的系统，其中当读取所述单体时所述分子由在所述分子的所述第二端处或附近的第二对俘获电极的第二垂直电场保持。

21.根据权利要求15所述的系统，其中所述第一对俘获电极和第二对俘获电极被独立地控制以将所述分子向前移动一个节段，其包括：

施加所述第一对俘获电极的所述第一垂直电场以在第一端处保持所述分子并且施加所述第二对俘获电极的所述第二垂直电场以在第二端处保持所述分子；

在施加所述水平电场以将所述分子向前驱动一个节段时并且在所述第二端处保持着所述分子时，将所述第一端处的所述第一垂直电场释放一个脉冲；

在将所述第二垂直电场释放一个脉冲时，通过施加所述水平电场并且施加所述第一垂直电场而使所述分子伸展；并且

读取增加了一个节段的所述分子。