氮化硼纳米孔高灵敏度DNA单分子探测

纳米孔DNA测序技术被认为是实现第三代快速，低成本，长链直读DNA分子测序的最有竞争力的技术之一，对人类研究遗传病因，个性化医疗等诸多领域具有非常重要的意义。当溶液中的长链DNA分子在电场作用下驱动穿过一个尺度在纳米量级的小孔时，离子电流会由于DNA分子的阻塞作用形成瞬时下降，而对于电流下降的分析可以得知穿孔分子的尺寸，大小，构型等生物学特征。

目前固态纳米孔测序领域面临的一大挑战是纳米孔器件承载膜太厚(>10 nm)，导致探测的空间分辨率太低，这也是目前此领域内的一大研究热点问题。氮化硼（BN）材料由于优异的机械稳定性，高热导率，高稳定性，低介电常数等诸多优势被广泛应用于与石墨烯结合的高性能电子学器件中。单层BN的厚度与DNA碱基之间距离相比拟，再加上它在溶液环境中的稳定性和高质量薄膜的获得，使其极有希望成为实现单碱基分辨率的超薄纳米孔器件材料。

最近，威廉希尔williamhill官网俞大鹏教授研究团队（“纳米结构与低维物理”）的赵清副教授和研究生刘松等经过近4年的不断积累，在这一领域取得重要进展。他们在国际上首次利用高质量的双层BN纳米孔器件，实现了对双链DNA的单分子探测。实验结果表明BN纳米孔具备比传统SiN纳米孔更高的探测灵敏度。实验和模拟结果均表明，BN纳米孔的膜厚只有1.1纳米，已达到目前国际纳米孔单分子探测领域的最高空间分辨率，成为非常有希望实现第三代DNA测序的关键材料之一。相应结果发表在Advanced Materialshttp://dx.doi.org/10.1002/adma.201301336.

本研究工作得到了科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金委以及国家重点实验室的资助。