通过超短电脉冲在原子级薄膜中产生纳米孔的制作方法

纳米孔径调节电压脉冲后，测定膜的电导，并将该测定电导与第三预定电导比较； 通过液体环境，在两个膜表面之间施加具有大于第一调节脉冲电压幅度的第二调节脉冲电压幅度的至少一个额外纳米孔径调节电压脉冲，各额外的纳米孔径调节电压脉冲在测定的电导不大于第三预定电导的情况下施加；并且 通过液体环境，在两个膜表面之间施加具有第一调节脉冲电压幅度的至少一个额外的纳米孔径调节电压脉冲，该额外的纳米孔径调节电压脉冲在测定的电导大于第三预定电导而不大于第二预定电导的情况下施加。3.权利要求1的方法，其中各纳米孔成核电压脉冲的脉冲持续时间和各纳米孔径调节电压脉冲的脉冲持续时间不大于250X 10 9秒。4.权利要求2的方法，其中至少一个纳米孔径调节电压脉冲的脉冲持续时间小于前面施加的纳米孔径调节电压脉冲的脉冲持续时间。5.权利要求1的方法，其中所有纳米孔成核电压脉冲具有相等的脉冲持续时间。6.权利要求1的方法，其中所有纳米孔径调节电压脉冲具有相等的脉冲持续时间。7.权利要求1的方法，其中所有纳米孔成核电压脉冲和所有纳米孔径调节电压脉冲具有相等的脉冲持续时间。8.权利要求1的方法，所述方法进一步包括在两个膜表面之间施加第一纳米孔成核电压脉冲之前测定膜的漏电导，该测定的漏电导称为第一预定电导。9.权利要求1的方法，其中测定膜的漏电导包括通过液体环境在两个膜表面之间施加具有测定脉冲幅度的测定电压脉冲，该测定脉冲幅度小于300mV。10.权利要求1的方法，其中在两个膜表面之间施加至少一个额外的纳米孔成核电压脉冲包括通过液体环境，在测定的电导小于第一预定电导的情况下，施加具有大于第一成核脉冲幅度的第二成核脉冲幅度的至少一个额外的纳米孔成核电压脉冲。11.权利要求10的方法，其中各额外的成核脉冲幅度大于前面成核脉冲幅度至少IV。12.权利要求1的方法，其中施加各额外的纳米孔成核电压脉冲，并测定膜的电导，直至测定电导大于第一预定电导。13.权利要求1的方法，其中所述第二预定电导对应于包括预定孔径纳米孔的膜的膜电导。14.权利要求2的方法，其中所述第三预定电导大于第一预定电导。15.权利要求2的方法，其中所述第三预定电导为施加第一纳米孔径调节电压脉冲之前测定的电导。16.权利要求1的方法，其中所述膜包括不大于50nm厚度的原子级薄材料。17.权利要求1的方法，其中所述膜包括石墨烯。18.权利要求1的方法，其中所述导电液体环境包括电解质溶液。19.权利要求1的方法，所述方法进一步包括首先处理膜，以产生至少一个局部膜部位，所述部位具有使得在该部位纳米孔成核的材料条件。20.权利要求1的方法，所述方法进一步包括在导电液体环境中包括化学物类，以改变膜和成核纳米孔至少之一。21.权利要求1的方法，所述方法进一步包括: 在施加至少一个纳米孔径调节电压脉冲后，在两个相反膜表面的一侧，向液体环境加入聚合物分子物类；并且 通过液体环境在两个相反膜表面之间施加转运电压，以使聚合物分子物类通过膜中的纳米孔转运。22.权利要求21的方法，其中所述聚合物分子物类包括DNA链的至少一部分。23.—种在膜中形成纳米孔的方法，所述方法包括: 使膜的两个相反表面暴露于导电液体环境； 通过液体环境，在两个膜表面之间施加至少一个具有成核脉冲幅度和脉冲持续时间的纳米孔成核电压脉冲，以在膜产生纳米孔成核部位；并且 在施加纳米孔成核电压脉冲后，处理膜，以在纳米孔成核部位产生预选纳米孔径。24.权利要求23的方法，其中所述膜包括石墨烯。25.权利要求23的方法，其中所述膜具有小于50nm厚度。26.权利要求23的方法，其中所述至少一个纳米孔成核电压脉冲具有不大于250X109秒的脉冲持续时间。27.一种在膜中形成纳米孔的方法，所述方法包括: 使膜的两个相反表面暴露于导电液体环境； 通过液体环境，在两个膜表面之间施加各自具有成核脉冲幅度和脉冲持续时间的至少两个纳米孔成核电压脉冲；并且 通过液体环境，在两个膜表面之间施加各自具有调节电压脉冲幅度和脉冲持续时间的至少两个纳米孔径调节电压脉冲。28.权利要求27的方法，其中所有纳米孔成核电压脉冲和所有纳米孔径调节电压脉冲具有相等的脉冲持续时间。29.权利要求27的方法，其中各纳米孔径调节电压脉冲具有大于前面施加的调节电压脉冲的调节电压脉冲幅度的调节电压脉冲幅度。30.权利要求27的方法，其中所述膜包括石墨烯。31.一种湿润表面的方法，所述方法包括: 在局部湿润环境布置要湿润的表面； 用清洗气体经足以从局部湿润环境去除基本所有空气并以清洗气体代替空气的清洗持续时间清洗局部湿润环境； 防止空气返回进入局部湿润环境；并且 将液体湿润溶液引入局部湿润环境，清洗气体具有至少一个选自以下的条件:1)与液体湿润溶液有化学反应性，以产生可溶于液体湿润溶液的化学反应产物，和2)可溶于液体湿润溶液。32.权利要求31的方法，其中在局部湿润环境中布置要湿润的表面包括在局部湿润环境中布置具有要湿润的两个相反表面的膜。33.权利要求31的方法，其中在局部湿润环境中布置要湿润的表面包括在液体流动池中布置具有要湿润的表面的结构。34.权利要求33的方法，其中在液体流动池中布置该结构包括在不含液体的液体流动池中布置该结构。35.权利要求31的方法，其中用清洗气体清洗局部湿润环境包括使清洗气体以足以从局部湿润环境清洗基本上所有空气的流动压力流动。36.权利要求31的方法，其中所述局部湿润环境为容器。37.权利要求31的方法，其中所述局部湿润环境为具有至少一个入口的容器，其中防止空气返回进入局部湿润环境包括使容器浸入液体，同时使清洗气体流入容器。38.权利要求31的方法，其中将液体湿润溶液引入局部湿润环境包括使液体湿润溶液流入局部湿润环境，同时使清洗气体流入局部湿润环境。39.权利要求31的方法，其中所述清洗气体包括二氧化碳。40.权利要求31的方法，其中所述清洗气体包括氯气。41.权利要求31的方法，其中所述清洗气体选自二氧化碳气、氨气和氯气，其中湿润溶液为pH碱性液体。42.权利要求31的方法，其中清洗气体与液体湿润溶液化学反应，以产生包含可溶于液体湿润溶液的带电离子的化学反应产物。43.权利要求31的方法，其中清洗气体选自二氧化碳和氯气，其中湿润溶液选自KOH、NaOH 和 ΝΗ40Η。44.权利要求31的方法，其中要湿润的表面包括通过膜厚度的纳米孔表面。45.权利要求31的方法，其中所述要湿润的表面包括具有不大于10个原子层厚度的原子级薄膜的相反表面。46.权利要求31的方法，其中要湿润的表面包括石墨烯表面。47.权利要求31的方法，其中将液体湿润溶液引入局部湿润环境包括用液体湿润溶液基本上填满局部湿润环境。48.权利要求31的方法，所述方法进一步包括用选择的液体溶液代替局部湿润环境中的湿润溶液，由此在选择的液体溶液代替湿润溶液时，要湿润的表面基本上完全由选择的液体溶液湿润。49.权利要求31的方法，其中代替湿润溶液的选择液体溶液为电解质溶液。50.权利要求31的方法，其中所述电解质溶液包含聚合物分子。
【专利摘要】在一种形成纳米孔的方法中，使膜的两个相反表面暴露于导电液体环境。通过液体环境，在两个膜表面之间施加具有第一成核脉冲幅度和持续时间的纳米孔成核电压脉冲。在施加纳米孔成核电压脉冲后，测定膜的电导，并与第一预定电导比较。然后，如果测定的电导不大于第一预定电导，则通过液体环境，在两个膜表面之间施加至少一个额外的纳米孔成核电压脉冲。
【IPC分类】C25F7/00, B82Y30/00
【公开号】CN105408241
【申请号】CN201480027592
【发明人】J·A·戈罗夫钦科, B·陆, A·T·宽
【申请人】哈佛大学校长及研究员协会
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2014年3月14日
【公告号】CA2906781A1, EP2969918A2, US20140262820, US20160023239, WO2014144818A2, WO2014144818A3