CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2019年
DNA分子与纳米材料相互作用的理论研究
姜先凯
Subtype博士
Thesis Advisor怀平
2014
Degree Grantor中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
Degree Discipline粒子物理与原子核物理
Keyword纳米科技 纳米光电子器件 光激发电子动力学关联 单链dna和金纳米颗粒生物传感器 分子力场
Abstract随着纳米技术的发展,大量具有特殊功能作用的纳米结构被人们合成出来,并被应用于各个方面,例如纳米电子器件,生物探测器等。其中一种荧光分子修饰的ssDNA和金纳米颗粒耦合,利用荧光分子在金纳米颗粒表面会发生荧光淬灭的性质,做成的生物分子传感器成为研究热点。这种纳米功能结构也引起了我们对其中一些问题的思考。光和物质的耦合在现代物理很多方面都有重要作用,例如光谱分析,光诱导相变,光电子器件,光能收集系统,光诱导反应以及生物分子探测。然而这种纳米分子结构,在光场下的电子激发态还有很多不清楚的地方。在本文中首先研究了一个分子结,发现光激发电子在给体和受体之间动力学跃迁的帮助下,光可以在该电子给体受体组成的纳米结构的电子结构中诱导反常能级。进一步揭示了其现象的物理基础是光激发电子动力学跃迁的自旋翻转关联。该诱导的反常能级可以增大通过纳米结构的电流。我们的发现对光激发电子动力学关联的理解有很大的帮助,对发展和光敏感分子纳米结构相关的应用技术有促进作用,例如光触发分子器件,谱分析,生物分子探测,太阳能转化系统的研发应用。另一方面由于单链DNA(ssDNA)耦合金纳米粒子(AuNPs)生物探针的广泛使用,激起了研究人员对ssDNA和金纳米粒子之间相互作用的探讨,尽管大量复杂的实验技术被用于相应的研究,但是相互作用的分子机制还是有很多不清楚的地方。大尺度的分子动力学(MD)模拟可以作为实验研究的很好补充,它可以提供一些ssDNA-AuNP之间的相互作用的分子层次信息。然而到目前为止,现有的关于DNA的分子力场都是基于研究双链DNA (dsDNA)分子性质开发的。dsDNA分子的亲水骨架将疏水的碱基“保护”在内部不和水接触。ssDNA由于不具备双螺旋结构,不具备“保护”作用,其碱基直接暴露在水中。这样ssDNA和dsDNA在水中的行为很不同,特别是在纳米粒子的表面附近。在本文的第二部分我们基于实验结果和量子力学计算改进了当ssDNA和纳米粒子相互作用时的力场,特别是和金纳米粒子相互耦合时。采用改进的分子力场,进行模拟说明了poly(A)在AuNP表面上比poly(T)稳定的多,和最近实验上得到的结果一致。但是采用现有的AMBER03, CHARMM27 和OPLSAA力场得到的模拟结果和实验相比是错误的。改进的ssDNA力场将会广泛应用于ssDNA 和包括AuNPs在内的纳米材料相互耦合体系的理论研究。并促进ssDNA相关的生物传感器和生物纳米器件的研究
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/14775
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2019年
Recommended Citation
GB/T 7714
姜先凯. DNA分子与纳米材料相互作用的理论研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2014.
Files in This Item:
File Name/Size DocType Version Access License
姜先凯博士学位论文.pdf(3667KB) 开放获取CC BY-NC-SAApplication Full Text
Related Services
Recommend this item
Bookmark
Usage statistics
Export to Endnote
Google Scholar
Similar articles in Google Scholar
[姜先凯]'s Articles
Baidu academic
Similar articles in Baidu academic
[姜先凯]'s Articles
Bing Scholar
Similar articles in Bing Scholar
[姜先凯]'s Articles
Terms of Use
No data!
Social Bookmark/Share
All comments (0)
No comment.
 

Items in the repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.