1. 研究目的与意义
纳米孔离子迁移是近年来的一个研究热点，可以广泛应用到检测生物分子等。纳米孔经调制后可以用与海水淡化、物质输运等。纳米孔的基本工作原理：在充满电解液的腔内，带有纳米级小孔的绝缘防渗膜将腔体分成2个小室，当电压作用于电解液室，离子或其他小分子物质可穿过小孔，形成稳定的可检测的离子电流。掌握纳米孔的尺寸和表面特性、施加的电压及溶液条件，可检测不同类型的生物分子。目前纳米孔常加工在氮化硅或石墨烯上，用硅基材料承载，主要样品的密封和夹持装置设计问题对后续应用具有重要的影响。本课题主要考虑几种常见样品的夹持装置的设计。
2. 国内外研究现状分析
21世纪纳米通道电导技术得到了快速的发展。该技术利用单个分子在电场驱动下穿过纳米尺寸通道时产生的微弱离子流特征电信号来研究生物分子个体行为。由于单个待测分子在纳米通道中的物理占位作用改变了通道的电阻，从而引发流经纳米通道的离子电流发生变化，形成阻断电流信号。利用纳米孔空间限域效应，发展新型纳米通道及其分析新机制的对于提高纳米通道技术的灵敏度、拓宽纳米通道的应用范围极其重要。本研究通过制备新型贵金属纳米通道，获得了单个纳米粒子及单个氧化还原分子的纳米通道光电同步信号。在此基础上，通过引入有机功能分子，构建了基于新型纳米通道电极的电化学检测系统，实现了细胞内重要生物分子的实时动态监测。 [1]姬长英,裴续,葛艳艳.单壁碳纳米管对纳米通道中离子电流影响的机制[J].南京农业大学学报,2019,42(01):184-189. [2]张倩,翟锦.仿生制备多级化纳米通道及其离子电流行为研究[J].中国科学:化学,2018,48(05):459-476. [3]杨煜,吕文伟,吕若谷,安钢.离子通道电流虚拟仿真实验在生理教学中的应用[J].实验技术与管理,2018,35(03):115-117. [4]杨煜,李金成,吕若谷,安钢.细胞膜离子通道电流检测仿真实验教学设备研制[J].实验室研究与探索,2018,37(02):101-103. [5]高洋. 聚合物在纳米孔道中的组装及其对离子电流的影响[A]. 中国化学会高分子学科委员会.中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集主题J：高分子组装与超分子体系[C].中国化学会高分子学科委员会:中国化学会,2017:1. [6]尹剑波. 聚离子液的离子输运、极化与电致流变行为[A]. 中国化学会高分子学科委员会.中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集主题C：高分子物理与软物质[C].中国化学会高分子学科委员会:中国化学会,2017:1. [7]陈辰. 基于固态纳米通道内离子输运和蛋白质拉伸的分子动力学模拟研究[D].东南大学,2017. [8]魏俊喆. 单锥形纳米孔道离子输运研究[D].中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所),2017. [9]郭凌子. 纳米孔及纳流道中离子输运特性的研究[D].浙江大学,2017. [10]伍根生,章寅,司伟,顾云风,陈云飞.不同薄膜厚度下的DNA分子通过固态纳米孔的相对堵塞电流机理（英文）[J].Journal of Southeast University(English Edition),2016,32(03):301-306. [11]王玲.基于霍尔效应电流传感器的离子电流测试系统设计与研究[J].电子设计工程,2016,24(16):158-160. [12]单惠霞,曾振平,叶礼贤,束峰.压力对带有pH值可调聚电解质刷的仿生纳米孔中离子选择性的影响[J].电化学,2017,23(01):64-71. [13]石鸿佼. 基于固态纳米孔的生物分子辨识实验研究[D].东南大[14]O'Donnell, Christopher R.,Wiberg, Donald M.,Dunbar, William B.. A Kalman filter for estimating nanopore channel conductance in voltage-varying experiments[P]. Decision and Control (CDC), 2012 IEEE 51st Annual Conference on,2012. [15]Y. M. N. D. Y. Bandara,Jonathan W. Nichols,Buddini Iroshika Karawdeniya,Jason R. Dwyer. Conductance‐based profiling of nanopores: Accommodating fabrication irregularities[J]. ELECTROPHORESIS,2 | ||
3. 研究的基本内容与计划
毕业设计总的时间为2019.2.25~2019.6.16
（1）2019.02.25～2019.03.10 查阅与选题相关的专业文献资料，熟悉纳米孔的加工方法和夹持装置设计问题，查阅文献，完成开题报告及文献综述；
（2）2019.03.11～2019.03.24 熟悉纳米孔加工流程；
4. 研究创新点
采用新型集纳米孔及检测分析于一体的装置，含有计算机软件控制系统、模数转换器、电信号放大器、前置放大器、数据采集卡、制备电路模块、电极、纳米孔微池和屏蔽箱；其中前置放大器和模数转换器为弱电流检测部分；可将前置放大器、制备电路模块、纳米孔微池和电极同时置入屏蔽箱构成制备检测集成化部分，通过同步控制数据采集卡控制制备电路模块在纳米孔微池中施加高电压并采集漏电流，经模数转换器和电信号放大器转换成数字信号并放大，最后通过计算机软件控制系统进行采集和处理。
