基于多模式信号检测的超灵敏传感器的基础理论与关键技术

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51435003
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    360.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0511.机械测试理论与技术
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The objective of this research program is to develop an ultra-sensitive sensor that can detect multi-mode signals targeting at single base identification. An atomic force microscope is integreted in the detecting system to control the translocation speed of a DNA strand through a nanopore. With the help of the speed control system and displacement measurment system in the AFM, the translocation speed of a DNA strand is expected to control below 1base/ms. A nano field effect transistor integreted on the sensor is designed on a single layer molybdenum disulfide. The change of the local potential induced by the translocation of DNA through the nanopore can be detected by the nano-FET. The factors that affect the change of the ionic currents and local potential will be investigated by a molecular dynamics simulation model. The model tries to simulate the whole translocation process of a DNA strand through a nanopore that inculdes the DNA thermal diffusion in bulk solution, captured process by the nanopore and the translocation through the nanopore. Electrical double strucuture in a solid liquid interface is also invetigated with the MD simulation and measured with a surface force appratus. Through understanding the physics behind the interaction between the DNA strands and nanopore, the sensor will be optimized in its geometrical size and its working eviroment conditions that includes solution parameters and the translocation speed. .The expected results from the proposal include further understanding the electrical double layer structure in a confined space, extension study of the nanofluid dynamics and of course the ability that can distinguish a single base. The delivery from this research program may provide a core technology for developing next generation of DNA sequencing machine..
课题以实现单碱基辨识为目标,设计、制造一种能检测多模式信号的超灵敏传感器,采用原子力显微镜的速度控制系统和位移测量系统,实现DNA过孔速度的主动控制;设计基于单层二硫化钼纳米带的场效应晶体管,实现DNA过孔信号的原位放大;通过测量通过纳米孔的离子电流、二硫化钼纳米带的电流信号辨识通过纳米孔的生物分子。在基础理论研究方面,开展分子动力学模型的建模,研究DNA在溶液池内的自由扩散运动中其空间姿态的变化规律、被纳米孔捕获的机理及通过纳米孔的动力学过程,通过全过程的分子动力学仿真,研究DNA的空间姿态、生物分子与纳米孔的作用过程及溶液内的离子空间分布对纳米孔离子电流信号、纳米孔口的局部电势的影响规律,在此基础上,建立描述生物分子在纳米孔内输运的纳流体动力学模型、受限环境下固液界面双电层模型。

结项摘要

课题以实现单碱基辨识为目标,设计、制造一种能检测多模式信号的超灵敏传感器:采用原子力显微镜操控DNA,以及电渗流驱动单碱基过孔等多种方法,实现了单分子过孔速度的主动控制;设计基于单层二硫化钼纳米带的场效应晶体管,通过纳米孔的离子电流、二硫化钼纳米带的源漏电流信号,结合原子力显微镜的力信号和制造出的纳米孔位移信号等,实现多模式信号的同步检测;采用介电击穿实现了法低成本、快速、大规模并行制孔,以亚纳米可控的尺寸精度,制造出一系列不同目标孔径的纳米孔,实现了不同链长DNA分子的筛选和单碱基的辨识。在基础理论研究方面,开展分子动力学模型的建模,发现了连续体输运理论在直径4.5 nm以下纳米孔内逐渐失效的临界点,揭示出水合层剥离和离子对形成是导致更小的纳米孔内离子迁移率剧烈下降的重要机理。在此基础上,完成生物大分子在纳米受限空间内的输运理论,包括生物分子在溶液中扩散运动、被纳米孔的捕获过程和进入纳米孔后堵塞离子电流的主要影响因素,建立了描述生物分子在纳米孔内输运的纳流体动力学模型、受限环境下固液界面双电层模型。

项目成果

期刊论文数量(52)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Pressure effects on the thermal resistance of few-layer graphene
压力对少层石墨烯热阻的影响
  • DOI:
    10.1016/j.physleta.2015.09.007
  • 发表时间:
    2016-01-08
  • 期刊:
    PHYSICS LETTERS A
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Liu, Chenhan;Wei, Zhiyong;Chen, Yunfei
  • 通讯作者:
    Chen, Yunfei
Mean free path dependent phonon contributions to interfacial thermal conductance
平均自由程相关声子对界面热导的贡献
  • DOI:
    10.1016/j.physleta.2017.03.020
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Physics Letters A
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Tao Yi;Liu Chenhan;Chen Weiyu;Cai Shuang;Chen Chen;Wei Zhiyong;Bi Kedong;Yang Juekuan;Chen Yunfei
  • 通讯作者:
    Chen Yunfei
Optimal design of graphene nanopores for seawater desalination
用于海水淡化的石墨烯纳米孔的优化设计
  • DOI:
    10.1063/1.5002746
  • 发表时间:
    2018-01-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Li, Zhongwu;Qiu, Yinghua;Chen, Yunfei
  • 通讯作者:
    Chen, Yunfei
高浓度氯化钾盐溶液中poly(dT)在α溶血素纳米孔内的电泳动力学(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Southeast University (english Edition)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    司伟;杨浩杰;纪安平;李堃;沙菁;刘磊;陈云飞
  • 通讯作者:
    陈云飞
Friction evolution with transition from commensurate to incommensurate contacts between graphene layers
石墨烯层之间从相称接触过渡到不相称接触的摩擦演化
  • DOI:
    10.1016/j.triboint.2019.03.058
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    TRIBOLOGY INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Dong, Yun;Duan, Zaoqi;Chen, Yunfei
  • 通讯作者:
    Chen, Yunfei

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

废塑料与兰炭混合燃烧动力学分析
  • DOI:
    10.19726/j.cnki.ebcc.201904007
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    煤炭转化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢相栋;王莎;张秋利;莫川;陈云飞;宋英芳
  • 通讯作者:
    宋英芳
单核细胞增生李斯特菌InlA、InlB和InlJ基因缺失株构建及对MBMEC 细胞骨架与细胞紧密连接的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中 国 兽 医 学 报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈云飞;王鹏雁;马勋;蒋建军
  • 通讯作者:
    蒋建军
叶尔羌河流域平原区高氟地下水成因分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    干旱区资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张杰;周金龙;乃尉华;曾妍妍;陈云飞
  • 通讯作者:
    陈云飞
Numerical simulation of impuri
impuri的数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    迟寅生;陈云飞
  • 通讯作者:
    陈云飞
磁头寻轨过程对气膜承载力的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    东南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王蓓蕾;陈云飞;王玉娟
  • 通讯作者:
    王玉娟

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

陈云飞的其他基金

微纳结构机械力学、热学和电学参数高精度原位测量系统
  • 批准号:
    52127811
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    818.62 万元
  • 项目类别:
    国家重大科研仪器研制项目
蛋白质测序芯片的设计理论与制造
  • 批准号:
    52035003
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    300 万元
  • 项目类别:
    重点项目
超灵敏单分子传感器的设计理论与关键技术
  • 批准号:
    50875047
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
金属/半导体多层膜能量输运机理的理论与实验研究
  • 批准号:
    50676019
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多级电渗流微泵的关键技术及设计理论的研究
  • 批准号:
    50475077
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
声子在超晶格结构中传输的理论与实验研究
  • 批准号:
    50276011
  • 批准年份:
    2002
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高密磁记录系统的超薄膜润滑理论与实验研究
  • 批准号:
    59805003
  • 批准年份:
    1998
  • 资助金额:
    14.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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