美国国家标准技术研究院(NIST)的研究人员和合作者提出了一种基于电子纳米传感器的第一个DNA测序仪的设计，该纳米传感器可以检测到单个原子一样小的微小运动。

　　拟议中的设备是一种存储电荷的电容器，该电容器是一条细小的二硫化钼带，悬浮在金属电极上并浸入水中。条带长15.5纳米(nm，十亿分之一米)，宽4.5 nm。包含一条碱基链(遗传密码的一部分)的单链DNA穿过细带中2.5 nm宽的孔。仅当DNA碱基与固定在孔上的互补碱基配对然后从中分离时，色带才会弯曲。膜运动被检测为电信号。

　　如新论文中所述NIST小组进行了数值模拟和理论估算，结果表明该膜在单次测量中以每秒约7000万个碱基的速度鉴定DNA碱基时，其准确度为79%至86%。集成电路将检测和测量电信号并识别碱基。研究结果表明，这种设备可能是一种快速，准确和具有成本效益的DNA测序仪。

　　1970年代开发的常规测序方法包括分离，复制，标记和重组DNA片段，以读取遗传信息。较新的方法包括同时对许多DNA片段进行自动测序(仍然很昂贵)和新颖的“纳米孔测序”概念。例如，同一个NIST小组最近通过将DNA穿过石墨烯纳米孔，并测量石墨烯的电子特性如何响应应变来演示对DNA测序的想法。

　　NIST的最新提议依赖于二硫化钼的薄膜，二硫化钼是一种稳定的，分层的材料，可以导电，通常被用作润滑剂。除其他优点外，该材料不会粘在DNA上，这可能是石墨烯的问题。NIST团队建​​议，该方法甚至无需纳米孔(一种更简单的设计)就可以通过使DNA穿过膜的边缘而起作用。

　　NIST理论家和主要作者Alex Smolyanitsky说：“如果不正确地插入，这种方法可能解决DNA粘附在石墨烯上的问题，因为这种方法不使用石墨烯。” “另一个主要区别是，我们不再依赖于石墨烯或所用任何特定材料的特性，而是通过形成电容器以一种更简单的方式来电读取运动。这使得任何导电膜适合于该应用。”

　　Rice大学，在纸上的合着者的纳米材料专家鲍里斯Yakobson，建议电容器想法。荷兰格罗宁根大学提供了计算支持。

　　DNA有四个碱基。为了进行模拟，将与鸟嘌呤(G)自然配对的胞嘧啶(C)连接到孔的内部。当一条DNA穿过孔时，链中的任何G都会临时附着到嵌入的C上，拉动纳米带并向电极发出信号。通过测量电斑点随时间变化的方式和时间确定DNA序列。为了检测所有四个碱基，可以将四个纳米带垂直堆叠在一起，以形成一个集成的DNA传感器，每个纳米带都将不同的碱基连接到孔上。

　　二硫化钼带具有足够的柔韧性，可以响应于断裂DNA对所需的力而产生可测量的变形，但足够坚硬，与石墨烯相比，正在进行的，无意义的运动更少，从而有可能减少测序信号中的有害噪声。碳带的偏转非常小，约为一个氢原子的大小，约为一埃。它的拉力大约为50微微牛顿，即万亿分之一牛顿，足以破坏DNA碱基之间的精细化学键。

　　研究人员估计了该器件在集成电路中的性能，发现通过电容器的峰值电流是可测量的(50至70皮安)，即使对于研究的小型纳米带也是如此。在物理系统中，预计电流峰值会更大。可以调整设备的尺寸，以使其更容易测量定序信号。

　　NIST的作者希望将来能够构建该设备的物理版本。对于实际应用，可以将芯片大小的DNA测序微流体技术与电子设备组合成一个足够小的手持设备。