Solid-state micro/nanopores play an important role in the sensing field because of their high stability and controllable size. Aiming at problems of complex processes and high costs in pore manufacturing, we propose a convenient and low-cost micro/nanopore fabrication technique based on the needle punching method. The thin film is pierced by controlling the feed of a microscale tungsten needle, and the size variations of the micropore are monitored by the current feedback system. Based on the positive correlation between the micropore size and the current threshold, the size-controllable preparation of micropores is achieved. The preparation of nanopores is realized by the combination of needle punching and chemical etching. First, a conical defect is prepared on the film with the tungsten needle. Then, nanopores are obtained by unilateral chemical etching of the film. Using the prepared conical micropores, resistive-pulse detection of nanoparticles is performed. Significant ionic current rectification is also obtained with our conical nanopores. It is proved that the properties of micro/nanopores prepared by our method are comparable to those prepared by the track-etching method. The simple and controllable fabrication process proposed here will advance the development of low-cost micro/nanopore sensors.

1.
H.
Liu
,
Q.
Zhou
,
W.
Wang
,
F.
Fang
, and
J.
Zhang
,
Small
19
,
2205680
(
2023
).
2.
L.
Xue
,
H.
Yamazaki
,
R.
Ren
,
M.
Wanunu
,
A. P.
Ivanov
, and
J. B.
Edel
,
Nat. Rev. Mater.
5
,
931
(
2020
).
3.
T.
Ma
,
J.-M.
Janot
, and
S.
Balme
,
Small Methods
4
,
2000366
(
2020
).
4.
Z. S.
Siwy
,
M. L.
Bruening
, and
S.
Howorka
,
Chem. Soc. Rev.
52
, 1983 (
2023
).
5.
G.
Laucirica
,
Y.
Toum Terrones
,
V.
Cayón
,
M. L.
Cortez
,
M. E.
Toimil-Molares
,
C.
Trautmann
,
W.
Marmisollé
, and
O.
Azzaroni
,
TrAC, Trends Anal. Chem.
144
,
116425
(
2021
).
6.
Y.
He
,
M.
Tsutsui
,
Y.
Zhou
, and
X.-S.
Miao
,
NPG Asia Mater.
13
,
48
(
2021
).
7.
K.
Lee
,
K.-B.
Park
,
H.-J.
Kim
,
J.-S.
Yu
,
H.
Chae
,
H.-M.
Kim
, and
K.-B.
Kim
,
Adv. Mater.
30
,
1704680
(
2018
).
8.
H.
Bayley
and
C. R.
Martin
,
Chem. Rev.
100
,
2575
(
2000
).
9.
Q.
Ma
,
Z.
Si
,
Y.
Li
,
D.
Wang
,
X.
Wu
,
P.
Gao
, and
F.
Xia
,
TrAC, Trends Anal. Chem.
115
,
174
(
2019
).
10.
L.
Luo
,
S. R.
German
,
W.-J.
Lan
,
D. A.
Holden
,
T. L.
Mega
, and
H. S.
White
,
Annu. Rev. Anal. Chem.
7
,
513
(
2014
).
11.
G. R.
Willmott
,
Anal. Chem.
90
,
2987
(
2018
).
12.
W.
Anderson
,
R.
Lane
,
D.
Korbie
, and
M.
Trau
,
Langmuir
31
,
6577
(
2015
).
13.
J. S.
Lee
,
B.
Peng
,
A. C.
Sabuncu
,
S.
Nam
,
C.
Ahn
,
M. J.
Kim
, and
M.
Kim
,
Electrophoresis
39
, 833 (
2017
).
14.
A.
Darvish
,
G.
Goyal
,
R.
Aneja
,
R. V. K.
Sundaram
,
K.
Lee
,
C. W.
Ahn
,
K.-B.
Kim
,
P. M.
Vlahovska
, and
M. J.
Kim
,
Nanoscale
8
,
14420
(
2016
).
15.
M.
Pevarnik
,
M.
Schiel
,
K.
Yoshimatsu
,
I. V.
Vlassiouk
,
J. S.
Kwon
,
K. J.
Shea
, and
Z. S.
Siwy
,
ACS Nano
7
,
3720
(
2013
).
16.
R. L.
Fraccari
,
P.
Ciccarella
,
A.
Bahrami
,
M.
Carminati
,
G.
Ferrari
, and
T.
Albrecht
,
Nanoscale
8
,
7604
(
2016
).
17.
F.
Traversi
,
C.
Raillon
,
S. M.
Benameur
,
K.
Liu
,
S.
Khlybov
,
M.
Tosun
,
D.
Krasnozhon
,
A.
Kis
, and
A.
Radenovic
,
Nat. Nanotechnol.
8
,
939
(
2013
).
18.
J. A.
Rodríguez-Manzo
,
M.
Puster
,
A.
Nicolaï
,
V.
Meunier
, and
M.
Drndić
,
ACS Nano
9
,
6555
(
2015
).
19.
M.
Wanunu
,
T.
Dadosh
,
V.
Ray
,
J. M.
Jin
,
L.
McReynolds
, and
M.
Drndić
,
Nat. Nanotechnol.
5
,
807
(
2010
).
20.
N. A. W.
Bell
and
U. F.
Keyser
,
J. Am. Chem. Soc.
137
,
2035
(
2015
).
21.
C.
Plesa
,
S. W.
Kowalczyk
,
R.
Zinsmeester
,
A. Y.
Grosberg
,
Y.
Rabin
, and
C.
Dekker
,
Nano Lett.
13
,
658
(
2013
).
22.
J.
Zhou
,
A.
Zlotnick
, and
S. C.
Jacobson
,
Anal. Chem.
94
,
985
(
2022
).
23.
S. T.
Barlow
and
B.
Zhang
,
Anal. Chem.
92
,
11318
(
2020
).
24.
M.
Tsutsui
,
K.
Yokota
,
A.
Arima
,
T.
Washio
,
Y.
Baba
, and
T.
Kawai
,
Small Methods
5
,
2100542
(
2021
).
25.
Y.
Qiu
,
C.-Y.
Lin
,
P.
Hinkle
,
T. S.
Plett
,
C.
Yang
,
J. V.
Chacko
,
M. A.
Digman
,
L.-H.
Yeh
,
J.-P.
Hsu
, and
Z. S.
Siwy
,
ACS Nano
10
,
8413
(
2016
).
26.
Y.
Qiu
,
P.
Hinkle
,
C.
Yang
,
H. E.
Bakker
,
M.
Schiel
,
H.
Wang
,
D.
Melnikov
,
M.
Gracheva
,
M. E.
Toimil-Molares
,
A.
Imhof
, and
Z. S.
Siwy
,
ACS Nano
9
,
4390
(
2015
).
27.
R. B.
Schoch
,
J. Y.
Han
, and
P.
Renaud
,
Rev. Mod. Phys.
80
,
839
(
2008
).
28.
L.
Ma
,
Z.
Liu
,
J.
Man
,
J.
Li
,
Z. S.
Siwy
, and
Y.
Qiu
,
Nanoscale
15
,
18696
(
2023
).
29.
L.
Ma
,
X.
An
,
F.
Song
, and
Y.
Qiu
,
J. Phys. Chem. Lett.
13
,
5669
(
2022
).
30.
A. R. G.
Srinivas
,
R.
Hilali
,
M.
Damavandi
,
J.
Malmstrom
,
D.
Barker
,
E.
Weatherall
,
G.
Willmott
, and
J.
Travas-Sejdic
,
ACS Appl. Polym. Mater.
3
,
279
(
2021
).
31.
K.
Lin
,
C.-Y.
Lin
,
J. W.
Polster
,
Y.
Chen
, and
Z. S.
Siwy
,
J. Am. Chem. Soc.
142
,
2925
(
2020
).
32.
Y.
Qian
,
Z.
Zhang
,
X.-Y.
Kong
,
W.
Tian
,
L.
Wen
, and
L.
Jiang
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
10
,
30852
(
2018
).
33.
H.
Michiel van den
,
R. H.
Adam
,
W.
Meng Yue
,
W. Z.
Henny
,
D.
Cees
, and
H. D.
Nynke
,
Nanotechnology
21
,
115304
(
2010
).
34.
M.
Waugh
,
K.
Briggs
,
D.
Gunn
,
M.
Gibeault
,
S.
King
,
Q.
Ingram
,
A. M.
Jimenez
,
S.
Berryman
,
D.
Lomovtsev
,
L.
Andrzejewski
, and
V.
Tabard-Cossa
,
Nat. Protoc.
15
,
122
(
2020
).
35.
S.
Zhang
,
M.
Li
,
B.
Su
, and
Y.
Shao
,
Annu. Rev. Anal. Chem.
11
,
265
(
2018
).
36.
J.
Li
,
D.
Stein
,
C.
McMullan
,
D.
Branton
,
M. J.
Aziz
, and
J. A.
Golovchenko
,
Nature
412
,
166
(
2001
).
37.
J.
Ma
,
K.
Li
,
Z.
Li
,
Y.
Qiu
,
W.
Si
,
Y.
Ge
,
J.
Sha
,
L.
Liu
,
X.
Xie
,
H.
Yi
,
Z.
Ni
,
D.
Li
, and
Y.
Chen
,
J. Am. Chem. Soc.
141
,
4264
(
2019
).
38.
J.
Ma
,
Y.
Qiu
,
Z.
Yuan
,
Y.
Zhang
,
J.
Sha
,
L.
Liu
,
L.
Sun
,
Z.
Ni
,
H.
Yi
,
D.
Li
, and
Y.
Chen
,
Phys. Rev. E
92
,
022719
(
2015
).
39.
Y.
Qiu
,
Z. S.
Siwy
, and
M.
Wanunu
,
Anal. Chem.
91
,
996
(
2019
).
40.
H.
Chang
,
S. M.
Iqbal
,
E. A.
Stach
,
A. H.
King
,
N. J.
Zaluzec
, and
R.
Bashir
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
103109
(
2006
).
41.
H.
Kwok
,
K.
Briggs
, and
V.
Tabard-Cossa
,
PLoS One
9
,
e92880
(
2014
).
42.
C. C.
Harrell
,
Z. S.
Siwy
, and
C. R.
Martin
,
Small
2
,
194
(
2006
).
43.
K.
Xiao
,
L.
Chen
,
G.
Xie
,
P.
Li
,
X.-Y.
Kong
,
L.
Wen
, and
L.
Jiang
,
Nanoscale
10
,
6850
(
2018
).
44.
P.
Apel
,
Radiat. Meas.
34
,
559
(
2001
).
45.
Y.
Zhou
,
L.
Sun
,
S.
Watanabe
, and
T.
Ando
,
Anal. Chem.
94
,
324
(
2022
).
46.
Y.
Wang
,
D.
Wang
, and
M. V.
Mirkin
,
Proc. R. Soc. A: Math. Phys. Eng. Sci.
473
, 20160931 (
2017
).
47.
G. R.
Willmott
,
R.
Vogel
,
S. S. C.
Yu
,
L. G.
Groenewegen
,
G. S.
Roberts
,
D.
Kozak
,
W.
Anderson
, and
M.
Trau
,
J. Phys.: Condens. Matter
22
,
454116
(
2010
).
48.
Y.
Qiu
,
I.
Vlassiouk
,
Y.
Chen
, and
Z. S.
Siwy
,
Anal. Chem.
88
,
4917
(
2016
).
49.
Y.
Qiu
and
Z.
Siwy
,
Nanoscale
9
,
13527
(
2017
).
50.
Z. S.
Siwy
,
Adv. Funct. Mater.
16
,
735
(
2006
).
51.
B.-F.
Ju
,
Y.-L.
Chen
, and
Y.
Ge
,
Rev. Sci. Instrum.
82
,
013707
(
2011
).
52.
Y.
Khan
,
H.
Al-Falih
,
Y.
Zhang
,
T. K.
Ng
, and
B. S.
Ooi
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
063708
(
2012
).
53.
W.-T.
Chang
,
I.-S.
Hwang
,
M.-T.
Chang
,
C.-Y.
Lin
,
W.-H.
Hsu
, and
J.-L.
Hou
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
083704
(
2012
).
54.
G. R.
Willmott
,
M. F.
Broom
,
M. L.
Jansen
,
R. M.
Young
, and
W. M.
Arnold
,
Tunable Elastomeric Nanopores
(
Springer
,
2011
).
55.
P. Y.
Apel
,
Y. E.
Korchev
,
Z.
Siwy
,
R.
Spohr
, and
M.
Yoshida
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
184
,
337
(
2001
).
56.
X.
Huang
,
J.
Pang
,
T.
Zhou
,
L.
Jiang
, and
L.
Wen
,
ACS Appl. Polym. Mater.
3
,
485
(
2021
).
57.
L.
Innes
,
D.
Gutierrez
,
W.
Mann
,
S. F.
Buchsbaum
, and
Z. S.
Siwy
,
Analyst
140
, 4804 (
2015
).
58.
Y.
Zhang
,
Y.
Miyahara
,
N.
Derriche
,
W.
Yang
,
K.
Yazda
,
X.
Capaldi
,
Z.
Liu
,
P.
Grutter
, and
W.
Reisner
,
Small Methods
3
,
1900147
(
2019
).
59.
L.
Ma
,
Z.
Li
,
Z.
Yuan
,
C.
Huang
,
Z. S.
Siwy
, and
Y.
Qiu
,
Anal. Chem.
92
,
16188
(
2020
).
60.
I.
Vlassiouk
and
Z. S.
Siwy
,
Nano Lett.
7
,
552
(
2007
).
61.
R. A.
Lucas
,
C.-Y.
Lin
,
L. A.
Baker
, and
Z. S.
Siwy
,
Nat. Commun.
11
,
1568
(
2020
).
62.
C.
Wei
,
A. J.
Bard
, and
S. W.
Feldberg
,
Anal. Chem.
69
,
4627
(
1997
).
63.
X.
Hou
,
W.
Guo
, and
L.
Jiang
,
Chem. Soc. Rev.
40
,
2385
(
2011
).
64.
L. J.
Cheng
and
L. J.
Guo
,
Chem. Soc. Rev.
39
,
923
(
2010
).
65.
Q.
Liu
,
Y.
Wang
,
W.
Guo
,
H.
Ji
,
J.
Xue
, and
Q.
Ouyang
,
Phys. Rev. E
75
,
051201
(
2007
).
66.
J.
Cervera
,
B.
Schiedt
,
R.
Neumann
,
S.
Mafé
, and
P.
Ramírez
,
J. Chem. Phys.
124
,
104706
(
2006
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.