基于固態(tài)納米通道內(nèi)離子輸運(yùn)和蛋白質(zhì)拉伸的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、納米通道是指直徑從0.1到100nm的孔或管道狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)通道材料可分為生物納米通道和固體納米通道。與生物納米通道相比較，固態(tài)納米通道具有優(yōu)異的機(jī)械性能、低成本且易與器件集成等優(yōu)勢(shì)，故其在納流體器件設(shè)計(jì)和優(yōu)化、生物分子信息檢測(cè)等科研領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。蛋白質(zhì)作為生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有非常獨(dú)特的物理化學(xué)特性，使得納米通道在蛋白質(zhì)單分子檢測(cè)中具有一定的挑戰(zhàn)性。本文對(duì)固態(tài)納米通道內(nèi)離子輸運(yùn)進(jìn)行理論研究，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬通道內(nèi)離子輸運(yùn)的影響因

2、素并對(duì)若干組蛋白質(zhì)拉伸通過(guò)石墨烯納通道的過(guò)程進(jìn)行模擬和分析。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　1)納通道內(nèi)離子輸運(yùn)的理論計(jì)算。以雙電層理論、泊松-玻爾茲曼方程、離子電導(dǎo)等理論為基礎(chǔ)，分析了氯化鈉(NaCl)溶液濃度由低到高的變化過(guò)程中，納通道內(nèi)離子濃度、離子電導(dǎo)率與體態(tài)溶液濃度的關(guān)系，首次從離子間發(fā)生碰撞的角度揭示了納通道尺寸和體態(tài)溶液濃度對(duì)通道中的離子遷移率的影響，對(duì)于可操縱的納流控技術(shù)具有一定的指導(dǎo)意義。
　　2)納通道內(nèi)離

3、子輸運(yùn)的分子動(dòng)力學(xué)模擬。利用分子動(dòng)力學(xué)模擬建立納通道內(nèi)離子輸運(yùn)的模型，針對(duì)通道內(nèi)離子輸運(yùn)特性異于體態(tài)特性給出全新的解釋。模擬結(jié)果表明，通道兩側(cè)存在的電勢(shì)下降和電荷聚集會(huì)對(duì)離子輸運(yùn)產(chǎn)生顯著影響，并進(jìn)一步探究了納通道兩側(cè)離子濃度極化的原因，證實(shí)了納通道具有離子選擇通過(guò)性，電場(chǎng)強(qiáng)度和通道形狀對(duì)離子電流強(qiáng)弱會(huì)產(chǎn)生影響，給應(yīng)用于生物分子檢測(cè)的納傳感器設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了思路。
　　3)蛋白質(zhì)拉伸通過(guò)納通道的分子動(dòng)力學(xué)模擬。通過(guò)選取四組結(jié)構(gòu)和性質(zhì)