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纳米孔技术作为一种单分子探测手段，近来受到了广泛的关注。特别是基于纳米孔的DNA测序技术被认为是基于单分子探测的第三代基因测序技术中最具竞争力的技术之一。但是，纳米孔测序技术要想真正实现大规模的商业应用，还需要解决时间分辨率、空间分辨率、DNA运动控制等技术难题。生物纳米孔由于其良好的孔道构型和巧妙的穿孔控制，已经基本解决了实现基因测序的技术瓶颈。基于固态纳米孔的测序技术虽然面临支撑膜太厚、穿孔速度过快以及难以对穿孔过程进行精确控制等国际难题，但是其发展前景却更加被看好。我在博士期间主要攻克后两个课题，减速和控制。通过引入压强，将固态纳米孔的DNA平均穿孔时间延长了1-3个量级;通过压强和电场的双场调制，实现了对单根DNA的捕获与反复多次的探测。论文的主要研究结果如下: 1、基于一系列微纳加工手段的生物芯片的制备，摸索一系列实验条件下的制备工艺，包括湿法腐蚀、FIB刻蚀、光刻、TEM纳米钻孔等，生物芯片制备的成功率达到90％以上。 2、摸索纳米孔探测系统中电极、模具、PDMS垫片等实验配件的制备工艺，探索泳池系统的封装、组装与浸润工艺，成功实现了基于氮化硅固态纳米孔探测器件的DNA分子探测，浸润导通且满足加注DNA分子的实验条件的比例达到8成以上。 3、通过在纳米孔探测系统中引入压强这一独立于电场的变量，显著降低了驱动DNA分子穿孔的驱动力，在不影响信噪比的前提下将DNA分子的穿孔速度减慢了1-3个量级并成功实现了对长度差仅为600bp的DNA分子的辨识。系统研究了DNA的穿孔时间随压强的变化关系、纳米孔尺寸对基于压强的穿孔实验的影响、盐浓度对基于电压的穿孔实验的影响、不同DNA链长度的压强穿孔实验等。 4、通过有限元多物理场软件comsol模拟计算了不同压强下的纳米孔内力场分布、不同孔径纳米孔内的力场分布以及当DNA链偏离纳米孔中心时的受力情况和运动情况，并对相关实验结果进行解释和分析。 5、通过压强和电场的双场调制，使被吸附在氮化硅膜表面的单根DNA分子被捕获并反复多次被探测，以进一步研究DNA分子穿孔的连续演变过程和一些深层的物理机制。 6、将固态纳米孔技术进一步拓展到对核小体的探测，成功实现了对核小体上次级结构的粗略探测，为基于核小体上精确位点的定位提供了可能性。