納米孔是納米大小的孔。例如，它可能由孔隙形成蛋白或硅或石墨烯等合成材料上的空穴產生。

當納米孔存在于電絕緣膜中時，它可以用作單分子探測器。它可以是高電阻脂質雙層中的生物蛋白質通道，固態膜中的孔隙或這些孔隙——在合成膜中設置的蛋白質通道。檢測原理基于監測電壓通過納米孔的離子電流，因為電壓通過薄膜。當納米孔具有分子尺寸時，分子（例如DNA）的通過會導致“開放”電流水平的中斷，導致“易位事件”信號。例如，RNA或單鏈DNA分子通過膜嵌入的α溶血素通道（直徑1.5納米）會導致電流阻塞約90%（以1 M KCl溶液測量）。

它可以被認為是小得多粒子的庫爾特計數器。

• 納米孔可能由形成孔的蛋白質形成，通常是一個穿過蘑菇狀蛋白質分子的空心核心。毛孔形成蛋白的例子有α溶血素、溶氧蛋白和MspA孔蛋白。在典型的實驗室納米孔實驗中，將單個蛋白質納米孔插入脂質雙層膜，并進行單通道電生理測量。從噬菌體中提取了新的孔隙形成蛋白，用于研究用作納米孔隙。這些孔洞的選擇通常是因為它們的直徑高于2納米，即雙鏈DNA的直徑。
• 較大的納米孔直徑可達20納米。這些孔允許氧氣、葡萄糖和胰島素等小分子通過，但它們阻止免疫紅蛋白等大型免疫系統分子通過。例如，大鼠胰腺細胞被微膠囊化，它們通過納米孔從鄰近環境（即外來細胞）完全分離的納米孔接收營養并釋放胰島素。這些知識可以幫助被收獲的小豬細胞取代胰腺（負責生產胰島素）中不起作用的蘭格漢斯細胞。它們可以植入人體皮膚下，而不需要免疫抑制劑，而免疫抑制劑會使糖尿病患者面臨感染風險。

• 固態納米孔一般采用硅復合膜制造，其中最常見的是氮化硅。第二種廣泛使用的固態納米孔是通過激光輔助拉動玻璃毛細管制造的玻璃納米孔。固態納米孔可以通過幾種技術制造，包括離子束雕刻和電子束。

• 最近，人們探索了使用石墨烯作為固態納米孔傳感的材料。固態納米孔的另一個例子是盒形石墨烯（BSG）納米結構。BSG納米結構是一個多層系統，由平行的空心納米通道組成，位于表面，具有四截面。通道壁的厚度大約等于1納米。通道面的典型寬度約為25納米。
• 制造了尺寸可調的彈性納米孔，可以準確測量納米顆粒，因為它們遮擋了離子電流的流動。這種測量方法可用于測量各種粒子類型。與固態孔隙的局限性相反，它們允許通過將孔隙大小與顆粒大小緊密匹配來優化相對于背景電流的電阻脈沖大小。當逐個粒子進行檢測時，可以確定真正的平均和多色散分布。^?利用這一原理，伊松科學有限公司開發了世界上xxx可商用可調納米孔隙粒子檢測系統。箱形石墨烯（BSG）納米結構可以作為構建孔徑變化的設備的基礎。

觀察到包含不同堿基的DNA傳遞鏈與當前值的變化相對應，這導致了納米孔測序的發展納米孔測序可以與上一節所述的細菌納米孔以及牛津納米孔技術創建的納米孔測序設備發生。

從根本角度來看，DNA或RNA的核苷酸是根據鏈進入孔隙時電流的變化來識別的。牛津納米孔技術用于納米孔DNA測序標記的DNA樣品的方法被加載到納米孔內的流單元中。DNA片段被引導到納米孔，并開始螺旋的展開。當未纏繞的螺旋穿過納米孔時，它與電流值的變化有關，電流值以每秒千次為單位測量。納米孔分析軟件可以為檢測到的每個堿基提取這個交流值，并獲得由此產生的DNA序列。與使用生物納米孔類似，由于對系統施加恒定電壓，可以觀察到交流電。當DNA、RNA或肽進入孔隙時，可以通過這個系統觀察到電流的變化，這是被識別單體的特點。

離子電流整流（ICR）是納米孔隙的一個重要現象。離子電流整流也可以用作藥物傳感器，并用于研究聚合物膜中的電荷狀態。

除了快速的DNA測序外，其他應用包括分離溶液中的單鏈和雙鏈DNA，以及聚合物長度的測定。在這個階段，納米孔洞正在為理解聚合物生物物理學、DNA-蛋白質相互作用的單分子分析以及肽測序做出貢獻。當涉及肽測序時，像溶血素這樣的細菌納米孔可以應用于RNA、DNA和最近的蛋白質測序。例如，當應用于合成具有相同甘氨酸-脯氨酸-脯氨酸重復的肽的研究，然后進行納米孔隙分析，就可以獲得準確的序列。這也可用于識別基于分子間離子相互作用的肽立體化學差異。了解這一點也有助于更多數據充分了解其環境中肽的序列。使用另一種細菌衍生的納米孔，一種溶氧素納米孔，在識別肽內殘留物方面表現出類似的能力，也表明即使在宣布的“非常純”的蛋白質樣本中也能識別毒素，同時表現出在不同pH值上的穩定性。細菌納米孔的使用的一個限制是準確檢測到短至六個殘留物的肽，但隨著帶負電荷的肽更大，會產生更多不代表分子的背景信號。