固态纳米孔是制备在固态悬空膜上的直径几纳米的小孔。在具有这种孔洞的芯片两侧通入电解液，通过电极加载驱动电压，可以驱使带电荷的纳米颗粒或生物分子穿过纳米孔。由于颗粒或分子对纳米孔的阻塞效应，穿孔过程中离子电流会发生变化。通过对离子电流的分析可以得到分子的扩散系数、迁移率、折叠状态等信息。本论文主要研究了固态纳米孔中生物分子和纳米颗粒的捕捉和探测，及利用电子学手段对生物单分子运动行为的控制。　　我们研发了控制单个DNA分子在纳米孔中运动的电路系统。该系统可以根据膜片钳放大器(Axopatch200B)测量到的离子电流，自动识别DNA分子穿孔状态。通过设定适当的触发信号、延迟运动时间、驱动电压的极性和大小，输出电压返回给膜片钳放大器，通过其探头加载到纳米孔两侧的电极上，从而实现乒乓运动的自动控制。该电路系统有非线性放大功能，可将占本底电流15％的穿孔信号转换至94％，有效地增大了小幅度穿孔信号的探测效率。电路系统使用精密延迟发生器，可以设定大范围时长的驱动电压延迟时间，驱动电压时长的改变可以精确到微秒量级。利用该控制电路系统，我们在Si3N4纳米孔实验中成功实现了单个DNA分子的多次乒乓运动的控制。　　在DNA分子运动反馈控制实验中，由于固态纳米孔器件中存在膜电容、串联电阻等，在驱动电压变换的瞬间，离子电流会出现一个明显的瞬态电流尖峰。这个尖峰使外部电流检测设备饱和，从而无法监测到那些快速返回的DNA分子的信号;同时，瞬态电流的存在使得驱动电场瞬间增大，迫使刚通过的DNA分子更快地返回，更难被探测到。快速返回DNA分子的信号的丢失无法再次触发下一次往返，将导致多次连续的往返运动的失败。我们通过改变驱动电压的波形，有效地补偿了瞬态电流，完整记录了电流和DNA分子返回的信号。通过分析两种不同驱动电压方式下10 kbp DNA分子往返运动的规律，我们发现这种驱动电场波形不仅可以有效地补偿瞬态电流，而且使得DNA折返运动更加符合漂移扩散模型的预测。这一发展为更精确地控制单个DNA分子在固态纳米孔中的往返运动打下了基础。　　另外，我们利用纳米孔测试了多种基因探针，如广泛使用的纳米金颗粒和小的DNA折纸片段等。通过对这类小颗粒或DNA折纸的检测，可以找到适合绑定在DNA分子上的标记物，为纳米孔检测的基因中单核酸多态性问题或是对特定序列进行定量的分析打下了一定的基础。