На ежегодной конференции IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2025) компания imec, специализирующаяся на передовых полупроводниковых технологиях, представила первый успешный пример изготовления нанопор на уровне пластины с использованием экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии.
Нанопоры — это крошечные отверстия шириной всего в несколько нанометров, вытравленные в мембранах из нитрида кремния. Погружённые в жидкость и подключённые к электродам, они позволяют проходить отдельным молекулам, генерируя электрические сигналы, которые можно анализировать в режиме реального времени. Размер пор можно легко регулировать, что обеспечивает широкий спектр применения — от идентификации вирусов до анализа ДНК и белков.
Твердотельные нанопоры, в отличие от биологических, образованных белками в липидных мембранах, обладают большей стабильностью и совместимостью с полупроводниковым производством, что делает их идеальными для масштабируемого высокопроизводительного зондирования. Однако достижение точности и однородности на уровне нанометров в твердотельных порах на больших площадях остаётся сложной задачей.
В новой статье, представленной на IEDM 2025, компания imec сообщает об успешном изготовлении высокооднородных нанопор с диаметром до ~10 нм на целых 300-мм пластинах. Команда объединила EUV-литографию с методом травления на основе прокладок для достижения точности и воспроизводимости на уровне нанометров.
Нанопоры были внедрены в мембраны из нитрида кремния и электрически охарактеризованы в водной среде. Эксперименты по транслокации с фрагментами ДНК подтвердили высокие отношения сигнал/шум и отличное смачивание, что подтверждает эффективность нанопор при работе с биологическими материалами.
«imec имеет уникальные возможности для такого скачка. Мы можем применять EUV-литографию — традиционно используемую для памяти и логики — в области наук о жизни. Используя нашу литографическую инфраструктуру, мы показали, что твердотельные нанопоры могут быть изготовлены в больших масштабах с точностью, необходимой для молекулярного зондирования», — сказал Ашеш Рэй Чаудхури, первый автор и менеджер по исследованиям и разработкам в imec. «Это открывает двери для высокопроизводительных массивов биосенсоров в здравоохранении и других областях».
В будущем этот прорыв может привести к созданию систем для быстрой диагностики, персонализированной медицины и молекулярного дактилоскопирования. Опираясь на достижения в области EUV-нанопор, компания imec разрабатывает модульную систему считывания с масштабируемой гидравликой в качестве платформы для разработки прикладной химии. Команда приглашает разработчиков инструментов для наук о жизни использовать эту платформу для тестирования своих концепций и требований.
На Международной конференции по твердотельным схемам IEEE (ISSCC) в 2026 году будет представлена статья «A 256-Channel Event-Driven Readout for Solid-State Nanopore Single-Molecule Sensing with 193 pArms Noise in a 1 MHz Bandwidth», демонстрирующая прототип системы считывания ASIC, разработанный imec для поддержки нанопор следующего поколения.