DNA-微悬臂梁纳米力学行为的研究

以巯基自组装结合光学挠度方法的生物检测新技术中DNA-微悬臂梁为研究对象，基于力热电致弯曲观点，研究基因芯片纳米力学行为。采用Strey关于DNA系统在链间力作用下溶致液晶理论，考虑生物大分子压电效应和检测过程中热量变化，提出软物质生物层自由能修正公式。采用层合梁连续介质力学方法和聚电解质毛刷理论尺度法等，跨尺度建立DNA分子纳观几何特征、缓冲盐溶液浓度、芯片微观几何特征、宏观力热电学性能等因素与芯片能量之间关系，结合已有实验数据拟合模型参数，研究生物材料力电性能、双金属效应、热机敏感性和随机性因素等对基因芯片纳米力学行为影响，并与有关实验结果比对。采用Monte Carlo等微观方法验证以上部分理论预测，采用开路法测量DNA互作电势变化，并与PB方程预测值比对。旨在阐述芯片上翘或下弯机理，给出理论分析模型，为芯片灵敏度分析、自组装表面处理、集成化制造等提供设计参考。