基于分子信息编码的新型光学可逆逻辑门的构建及其应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21273174
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0306.光化学与光谱学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Molecular Boolean Logic and Computing (MBLC) is becoming increasingly popular, because a chemist's bottom-up approach toward for information processing might be an attractive alternative, which is potential to overcome the development bottleneck of information technology: the chip size, cross-talk, and heat dissipation. However, irreversibility of traditional boolean logic, which has been studied and reported on MBLC, causes dissipation due to the inherent loss of information (e.g., Two-bit AND, OR, and NAND gates "forget" a bit).?Reversible logic is a promising attempt to solve that problem. However, The demonstration of reversible logic operations with molecular based systems is relatively rare. The main focus of the proposed research is the study of molecular reversible logic gates (MRLG) based on molecular information encoding and processing. The first theme is to explore the pattern of molecular coding and the feasibility of MRLG. By utilizing molecular recognition, self-assembly, nanotechnology, and biotechnology, we can control assembly and disassembly, folding and unfolding, "on" and "off" of energy transfer among molecular building blocks, nanomaterials, and ions. The effect of pH, temprature, and concentrations on the optical signals of the systems will be carefully monitored to ananlyze and conclude the effective encoding mechanism. Furthermore, the effect of system environment (such as solution effect and solid-air interface) on MRLG operations will be carefully explored to provide some academic theories for developing pratical and mutilfunctional logic gates. The second theme is to explore the generation and loss of energy during thermodynamics and kinetics of MRLG operations. The relationship between chemical reversibly and logic reversibly will be annalyzed and explored to optimize the constructions and opereations of MRLG, avoid the inherent loss and redundance of information, and expand the application of MRLG.
本项目采用化学家的"自下而上"策略,以分子识别、自组装、纳米及生物技术为手段,通过考察pH、温度、浓度等条件,调控分子砌块、纳米材料以及阴、阳离子之间的组装与解离、构型折叠与展开、能量转移的"开"与"关",监测体系光学信号的变化(荧光、散射光、吸收光等),结合布尔逻辑分析,将施加条件和信号响应抽象为输入和输出0、1二进制编码,探索分子信息编码模式,构建多输入-多输出的一一对映逻辑关系,设计和构筑分子可逆逻辑门及环路。通过系统考察溶液均相、非均相、固体平台等体系环境对逻辑操作的影响,为发展适用于不同环境需求的逻辑门提供理论依据。此外,从能量的角度出发,考察动力学、热力学过程中化学、物理变化与分子可逆逻辑操作的能量转化规律,最小化信息比特的丢失和冗余,拓展其在生化分析、环境监测、智能诊断领域的应用。

结项摘要

分子逻辑门是分子计算机的根本基础,已成为新兴热门研究领域之一。以分子逻辑与计算为研究主题,以石墨烯、纳米簇、镁-氮掺杂碳量子点、聚合物有机量子点、有机染料/聚乙烯亚胺复合体系等为研究平台,利用分子识别、自组装等超分子化学中的作用原理,结合纳米技术、生物技术,通过表面修饰和功能化作用等手段,探索并构建了一系列光学开关,研究了这些光学开关在其他分子作用或反应下的光学信号变化,抽象并建立了简单、有效、多元化的二进制可逆逻辑门信息编码模式,实现了分子可逆逻辑门的构建。认识到分析传感过程中蕴含的“从感知到逻辑计算”与分子逻辑计算处理过程中蕴含的“从逻辑计算到传感”的本质,促进了传感与逻辑计算间的有机联系,为分子逻辑与计算的深入研究以及构建实用化的逻辑传感分析平台打下了基础。引入布尔逻辑树分析法和模糊逻辑理论,对化学演化系统进行编程,将其应用于智能传感分析,构建了分子搜索引擎。基于传感与逻辑之间的联系,提出了分子神经元模型,初步实现了生理学神经元行为的模拟,探讨了分子神经元在信息处理方面的应用,对发展新的分子逻辑与计算模型,提出新的逻辑与计算理论,应用新型多功能材料,开发新的模块化系统,并实现分子逻辑与计算装置的实用化具有重要意义,拓展了分子逻辑与计算在分析科学、分子密码学、生命科学等领域的应用。

项目成果

期刊论文数量(39)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Water-Soluble Nonconjugated Polymer Nanoparticles with Strong Fluorescence Emission for Selective and Sensitive Detection of Nitro-Explosive Picric Acid in Aqueous Media
具有强荧光发射的水溶性非共轭聚合物纳米粒子,用于水介质中硝基爆炸性苦味酸的选择性和灵敏检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    ACS Appl. Mater. Interfaces
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Zhang;Jing Lei Lei;Nian Bing Li;Hong Qun Luo
  • 通讯作者:
    Hong Qun Luo
Boolean-Logic-Based Universal Nano-Platform for Competitive Detection of Biomacromolecules, Surfactants, and Explosives
基于布尔逻辑的通用纳米平台,用于生物大分子、表面活性剂和爆炸物的竞争性检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu Ling;Jing Lei Lei;Hong Qun Luo*;Nian Bing Li*
  • 通讯作者:
    Nian Bing Li*
Diverse States and Properties of Polymer Nanoparticles and Gel Formed by Polyethyleneimine and Aldehydes and Analytical Applications
聚乙烯亚胺与醛形成的聚合物纳米粒子和凝胶的不同状态和性质及分析应用
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.5b01138
  • 发表时间:
    2015-09-01
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Ling, Yu;Qu, Fei;Luo, Hong Qun
  • 通讯作者:
    Luo, Hong Qun
Guanine nanowire based amplification strategy: Enzyme-free biosensing of nucleic acids and proteins
基于鸟嘌呤纳米线的扩增策略:核酸和蛋白质的无酶生物传感
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2015.11.070
  • 发表时间:
    2016-04-15
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Gao, Zhong Feng;Huang, Yan Li;Li, Nian Bing
  • 通讯作者:
    Li, Nian Bing
Fluorescence detection of mercury ions and cysteine based on magnesium and nitrogen co-doped carbon quantum dots and IMPLICATION logic gate operation
基于镁氮共掺杂碳量子点的汞离子和半胱氨酸荧光检测及蕴含逻辑门操作
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2016.02.141
  • 发表时间:
    2016-08-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Liu, Ting;Li, Na;Li, Nian Bing
  • 通讯作者:
    Li, Nian Bing

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Resonance Rayleigh Scattering Method for the Determination of Dextran Sulfate Sodium with Diantipyrylmethane
二安替比林甲烷共振瑞利散射法测定右旋糖酐硫酸钠
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    J. Southwest China Normal Univ.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝秀利;李念兵;罗红群
  • 通讯作者:
    罗红群
亚甲蓝循环伏安法测定肝素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    西南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李念兵;罗红群;勾华
  • 通讯作者:
    勾华
共振非线性散射技术测定盐酸普鲁卡因与β-环糊精包结常数的新方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗红群;刘绍璞;李念兵
  • 通讯作者:
    李念兵
Frequence doubling scattering and second-ordering technology as novel methods for the determination of the inclusion constant of β-cyclodextrin
倍频散射和二阶技术作为测定β-环糊精包合常数的新方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Anal. Chim. Acta
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗红群;刘绍璞;李念兵;刘忠芳
  • 通讯作者:
    刘忠芳
甲基紫硫酸软骨素共振瑞利散射光谱及其应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    分析测试学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李继桃;李念兵;罗红群
  • 通讯作者:
    罗红群

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

李念兵的其他基金

过渡金属硫族化合物量子点的电芬顿制备技术及基于该量子点的传感平台构建
  • 批准号:
    21675131
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码