生物體細(xì)胞膜上存在著各種類型的跨膜孔道和離子通道,它們的尺寸大多在1-100nm。這些孔道在各種生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用,例如維持細(xì)胞滲透平衡和穩(wěn)定細(xì)胞體積等。受這種自然現(xiàn)象的啟發(fā),基于生物納米孔/通道蛋白和人工固態(tài)納米孔,科學(xué)家們近期開(kāi)發(fā)了各種納米孔檢測(cè)技術(shù),用于單分子水平的靈敏生化檢測(cè)。固態(tài)納米孔相比于生物納米孔,具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì),并且易于修飾,能夠制備得到多種尺寸等優(yōu)點(diǎn)。最近,科學(xué)家們利用玻璃納米孔限域效應(yīng)將其應(yīng)用于單細(xì)胞的生命活動(dòng)檢測(cè)。本論文利用尺寸可控的玻璃納米孔作為傳感平臺(tái),通過(guò)粒子與納米孔管口的碰撞,研究分析了單個(gè)納米粒子的表面電荷情況;探究了多臂DNA分子組裝體的穿孔行為;以及制備了表面特殊化學(xué)修飾的功能化納米孔傳感界面,成功用于區(qū)分不同種類和長(zhǎng)度的短鏈核苷酸的堿基。具體內(nèi)容如下:（1）我們利用尺寸在83.5±6.5 nm單分散的Au@SiO2納米粒子與40nm左右的玻璃納米孔在管口發(fā)生碰撞,通過(guò)其脈沖信號(hào)的響應(yīng)差異,分析研究了粒子表面的正/負(fù)電荷狀態(tài),有效地區(qū)分了粒子的三種不同的電荷狀態(tài)。當(dāng)納米粒子接近管口并發(fā)生碰撞時(shí),離子電流會(huì)發(fā)生劇烈變化,并且電流幅度和施... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１低能離子束制備納米孔

?第１章文獻(xiàn)綜述???ｋｅＶｎｍ人通常情況下，輻照是使用重離子，如１９７Ａｕ，ｍＰｂ，和２３８Ｕ，產(chǎn)生較??為明顯和持續(xù)的損傷。在這些高能狀態(tài)下，形成離子軌道的主要過(guò)程是電子能??量損失。離子在固體中產(chǎn)生沿著軌道徑向各向同性的圓柱形損傷。在聚合物中，??高速重離子造成的損害包括自由基、不飽和鍵、小的有機(jī)碎片的非晶化和氣化，??導(dǎo)致沿軌道的物質(zhì)密度降低［１４“７］。??（ａ）?＿??ｇ＇Ｙ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ＴＴ一１??：??ａｐｅｒｔｕｒｅ??ｓｉｎ＾ａｃｋ?ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ?ｄｅｔｏｏｔ＾ｎｇ??＇＇、＇ｒ＾ｗ＞ｖ？１＾ｐｉｎｇ?界?ＨＨＵＵＵ?口＿口＿口｜｜??圖１－２高能離子束用于納米孔的制備。（ａ）離子徑跡蝕刻技術(shù)制備納米孔??示意圖；（ｂ）從單徑跡到重疊徑跡的不同離子流。（ｃ）ＧＳＩ亥姆霍茲中心的??單離子輻照裝置，包括離焦線性離子加速器、樣品堆前的孔徑和后面的探測(cè)??器。??離子的射程是高能離子制備納米孔的關(guān)鍵，它是離子在停止前能夠移動(dòng)的??距離，由它們的初始動(dòng)能Ｅ〇和能量損失ｄＥ／ｄＸ決定。例如，對(duì)于比動(dòng)能為１１．４??ＭｅＶｕ＿１的金離子，聚碳酸酯（ＰＣ）的預(yù)測(cè)范圍是￣１５０ｐｍ。??Ｒ＝＼Ｆ－＜＾＼＇ｄＥ??Ｊｏ?＾ｄＸ）??由于這個(gè)較大的范圍，這個(gè)體系可以輻照１０片１２ｐｍ厚的箔或者４片３０ｐｍ??厚的箔堆。對(duì)于樣品輻照，離子束通常以５ｃｍｘ５ｃｍ的區(qū)域得到均勻照明的方??４??

?第１章文獻(xiàn)綜述???當(dāng)孔徑低于８０ｎｍ，施加１０５到１０７倍強(qiáng)度的電子束時(shí)，孔隙會(huì)收縮，而當(dāng)直徑??大于８０ｎｍ時(shí)，孔隙反而會(huì)擴(kuò)大［２１］。??（ａ）?確的抑?＇?（ｃ）?＇＊??ｉｓｊ??ｒｍｍ＊＊ｓｉ〇ｊ?Ｉ?，〇?、ｓ＇ｓｓ＾??＂?ＳｉＯｊ＾ｉＮ／ＳｉＯ?ｇ?，ｕ?：??５?＼?—??＼５??＾?ＨＩＶ?Ｊ?‘９０?…，ｃｎ??Ｈｍ?Ｂ?Ｂ?Ｂ??＿．．．．．．ｗ丨圓圓■■??圖１－３電子束技術(shù)用于納米孔的制備。（ａ）利用電子束制備納米孔示意圖。??（ｂ）用電子束制備的納米孔透射電子顯微鏡圖片［２４］。（ｃ）電子束技術(shù)制備??氮化硅納米孔的不同步驟。納米孔的平均直徑和輻照時(shí)間的關(guān)系。Ｉ，初始??孔形成后迅速生長(zhǎng)；ＩＩ，增大或收縮（與電子束強(qiáng)度有關(guān)）；ＩＩＩ，進(jìn)一步增??大，這個(gè)區(qū)域納米孔難以收縮。（ｄ）不同步驟產(chǎn)生的納米孔的ＴＥＭ圖像。標(biāo)??尺為５ｎｍ。??除了用離子源或電子源打孔外，還有一些制備納米孔洞的方法。其中兩種??是制備玻璃納米孔的基本方法。早在幾十年前，由于基于玻璃管的微納電極能??夠研究不同離子的界面電子輸運(yùn)現(xiàn)象［２５］，分析化學(xué)、電化學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域早??已應(yīng)用這種電極開(kāi)展電分析化學(xué)研宄。此外，玻璃管還可用作掃描探針顯微鏡??的探針，也就是掃描離子電導(dǎo)顯微鏡（ＳＩＣＭ）［２６＿２９］。玻璃納米管的制備過(guò)程包括??以下幾個(gè)步驟：首先使用激光拉制裝置，然后通過(guò)微鍛造（激光）熔化尖端，一次??拉制形成兩個(gè)尖端直徑可達(dá)１０ｎｍ的玻璃納米管。這個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單地將商業(yè)??玻璃毛細(xì)微米管轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡЪ{米管。盡管大多數(shù)材質(zhì)的傳統(tǒng)玻璃微米管都可以??用來(lái)制備納米管，但由于石英具有高硬度、低噪音、

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Glass capillary nanopore for single molecule detection[J]. SHA JingJie,SI Wei,XU Wei,ZOU YiRen,CHEN YunFei.  Science China（Technological Sciences）. 2015(05)



本文編號(hào)：2994023