Non-porous aluminium decorated with rhodium nanoparticles show potential as plasmonic substrates for UV SERS. Adenine (absorption maxima ∼250 nm) makes for an ideal resonant analyte for probing using a 266 nm laser.

Solid-state nanopores are a key platform for single-molecule detection and analysis that allow engineering of their properties by controlling size, shape, and chemical functionalization. However, approaches relying on polymers have limits for what concerns hardness, robustness, durability, and refractive index. Nanopores made of oxides with high dielectric constant would overcome such limits and have the potential to extend the suitability of solid-state nanopores toward optoelectronic technologies. Here, we present a versatile method to fabricate three-dimensional nanopores made of different dielectric oxides with convex, straight, and concave shapes and demonstrate their functionality in a series of technologies and applications such as ionic nanochannels, ionic current rectification, memristors, and DNA sensing. Our experimental data are supported by numerical simulations that showcase the effect of different shapes and oxide materials. This approach toward robust and tunable solid-state nanopores can be extended to other 3D shapes and a variety of dielectrics.

We present a versatile method to fabricate conical nanopores of different materials and shapes on silicon/silicon nitride chips for various nanoscale applications. We drilled silicon nitride membranes coated with photoresist with Focused Ion Beam (FIB) calibrated to the desired shape, followed by atomic layer deposition of a dielectric oxide and subsequent photoresist removal and annealing. We obtained conical nanopores made of SiO₂ and Al2O₃ on a silicon nitride membrane. We characterized the samples electrically, with Scanning Electron Microscopy (SEM), cross sections and Energy-Dispersive X-ray spectroscopy (EDX). We studied concave, straight, and convex nanopore shapes and measured their ionic current rectification effects, which vary with the nanopore geometry. We supported our experimental findings with numerical simulations based on the Poisson-Nernst-Planck model. With the addition of a metallic layer, we conducted enhanced Raman spectroscopy experiments to confirm the capacity of our structures to perform as tailored plasmonic antennas. Our results confirm the robustness and tunability of this fabrication method to produce conical nanopores of dielectric oxides for a wide range of applications and the potential of controlling the nanopore geometry.