All’IEDM 2025, imec ha mostrato nanopori allo stato solido realizzati su wafer da 300 mm con litografia EUV, diametri controllati fino a 10 nm e uniformità da linea produttiva. È il passo che mancava per trasformare una tecnologia da laboratorio in piattaforme bio-analitiche scalabili e potenzialmente economiche.
Per anni i nanopori sono stati oggetti affascinanti ma artigianali: perfetti per la ricerca di frontiera, difficili da produrre in serie. imec, il centro di ricerca e innovazione di fama mondiale nel settore dei nano-elettronica e delle tecnologie digitali, ha spostato l’asticella. Ha portato la fabbricazione dei pori — minuscole aperture capaci di far passare una molecola alla volta — su wafer da 300 mm, usando la stessa litografia EUV che serve ai nodi logici di ultima generazione. Il risultato è un pattern uniforme, con diametri fino a 10 nm, ottenuto attraverso un flusso di processo compatibile con l’industria dei semiconduttori. Tradotto: ripetibilità, resa e controllo qualità non più da laboratorio, ma da fab.
Dalla microelettronica alla bioelettronica
La promessa dei nanopori sta tutta nel segnale che generano quando una molecola li attraversa. Ma quel segnale dipende in modo feroce dalla geometria: qualche nanometro in più o in meno cambia la storia. La litografia EUV — con il suo controllo dimensionale — consente di scolpire pori omogenei sullo stesso wafer e da wafer a wafer, riducendo variazioni e ricalibrazioni infinite. È la differenza tra produrre ogni dispositivo come un pezzo unico e industrializzare una famiglia di sensori.
Portare i nanopori su una piattaforma “CMOS-like” non è solo una questione di volume. Significa poterli co-integrare con l’elettronica di lettura, con nanofluidica e con un packaging maneggiabile fuori dal laboratorio. Significa usare la metrologia, i tool di processo e il controllo qualità dell’industria chip per una tecnologia che, finora, viveva una doppia vita: straordinaria sulla carta, capricciosa nella pratica.
Un futuro con migliaia di applicazioni
Diagnostica rapida, sequenziamento di acidi nucleici, analisi proteiche, monitoraggio ambientale: sono i territori naturali dei nanopori. Se la produzione su scala wafer manterrà le promesse, i dispositivi potrebbero diventare più economici, compatti e ripetibili, aprendo la porta a strumenti portatili, a test di routine e a nuove piattaforme di laboratorio su chip. È l’idea di un biosensore “fab-ready”, con costi e prestazioni che migliorano a ogni generazione di processo.
La dimostrazione non chiude il cerchio: servirà lavorare su rumore e stabilità nel tempo, funzionalizzazioni chimiche per la selettività, affidabilità in ambienti reali, allineamento tra pori e microcanali fluidici. Ma il salto di qualità è netto: non si tratta più di “se” i nanopori possano scalare, ma di “come” farlo con i tasselli giusti dell’ecosistema.
Le prossime tappe
L’obiettivo di imec, come centro di ricerca industriale, è quello di rendere questa tecnologia accessibile ai partner del settore. La riuscita della fabbricazione su scala wafer da 300 mm è un banco di prova che accelera la transizione del nanopore sensing in un vero e proprio prodotto commerciale, con potenziali ricadute rivoluzionarie nella medicina personalizzata e nella biotecnologia.
Basandosi sui progressi dei nanopori EUV, imec sta attualmente sviluppando un sistema di lettura modulare con fluidica scalabile come piattaforma per lo sviluppo di prodotti chimici rilevanti per le applicazioni. Il team invita gli sviluppatori di strumenti per le scienze della vita a utilizzare questa piattaforma per testare i loro concetti e requisiti.
Durante l’IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2026 imec presenterà il paper “A 256-Channel Event-Driven Readout for Solid-State Nanopore Single-Molecule Sensing with 193 pArms Noise in a 1 MHz Bandwidth” che illustra un proof-of-concept di un lettore ASIC sviluppato da imec in grado di supportare i nanopori personalizzati di prossima generazione.
