基于固態(tài)納米通道內(nèi)離子輸運和蛋白質(zhì)拉伸的分子動力學模擬研究.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)異的機械性能、低成本且易與器件集成等優(yōu)勢，故其在納流體器件設計和優(yōu)化、生物分子信息檢測等科研領域有潛在的應用價值。蛋白質(zhì)作為生命的物質(zhì)基礎，具有非常獨特的物理化學特性，使得納米通道在蛋白質(zhì)單分子檢測中具有一定的挑戰(zhàn)性。本文對固態(tài)納米通道內(nèi)離子輸運進行理論研究，利用分子動力學模擬通道內(nèi)離子輸運的影響因

2、素并對若干組蛋白質(zhì)拉伸通過石墨烯納通道的過程進行模擬和分析。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1)納通道內(nèi)離子輸運的理論計算。以雙電層理論、泊松-玻爾茲曼方程、離子電導等理論為基礎，分析了氯化鈉(NaCl)溶液濃度由低到高的變化過程中，納通道內(nèi)離子濃度、離子電導率與體態(tài)溶液濃度的關系，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)溶液濃度對通道中的離子遷移率的影響，對于可操縱的納流控技術具有一定的指導意義。
　　2)納通道內(nèi)離

3、子輸運的分子動力學模擬。利用分子動力學模擬建立納通道內(nèi)離子輸運的模型，針對通道內(nèi)離子輸運特性異于體態(tài)特性給出全新的解釋。模擬結(jié)果表明，通道兩側(cè)存在的電勢下降和電荷聚集會對離子輸運產(chǎn)生顯著影響，并進一步探究了納通道兩側(cè)離子濃度極化的原因，證實了納通道具有離子選擇通過性，電場強度和通道形狀對離子電流強弱會產(chǎn)生影響，給應用于生物分子檢測的納傳感器設計和優(yōu)化提供了思路。
　　3)蛋白質(zhì)拉伸通過納通道的分子動力學模擬。通過選取四組結(jié)構(gòu)和性質(zhì)