pH值调控纳米通道电导的有限元仿真开题报告

 2021-08-08 14:39:42

1. 研究目的与意义

增强离子电导有利于生物分子的检测效率,提高检测的分辨率。

本课题主要从纳米通道在疾病监测、基因测序等方面具有潜在的应用,但纳米通道内离子电流受到各种因素的影响,为了优化纳米通道的设计,需明确离子电导与各个参数直接的关系。

同时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。

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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.

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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,熟悉离子电流的形成机理及影响离子电流的各个因素,查阅文献,完成开题报告及文献综述;(2)2019.03.11~2019.03.24 纳米孔离子电流计算模型;(3)2019.03.25~2019.04.07 完成理论公式推导,建立pH值与壁面电荷密度之间的关系;(4)2019.04.08~2019.04.28 实验改变pH值,进行纳米通道离子电流表征;(5)2019.04.29~2019.05.26 整理论文文件,修改完成正式稿,准备答辩;(7)2019.05.27~2019.06.09 答辩。

(8)2019.06.10~2019.06.16 完善、提交论文定稿。

4. 研究创新点

(1)从调控溶液ph的角度去提高纳米通道离子电导,通过仿真与实验的方法建立溶液性质与纳米通道离子电导之间的关系模型。

(2)研究溶液浓度及ph值对溶液电导的影响,通过调控溶液ph值改变壁面电荷密度,从而改变纳米通道电导。

(3)通过仿真与实验的方法改变壁面电荷在不同浓度下找出纳米孔电导的变化。

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