納米通道中離子輸運的研究.pdf

1、對納米通道中離子輸運的研究可完善納流控理論，實現(xiàn)對納流控中物理現(xiàn)象的透徹理解和應(yīng)用，從而促進(jìn)納流控芯片及其在生物芯片和芯片實驗室技術(shù)中的集成和應(yīng)用，加速開發(fā)納流控的巨大潛在創(chuàng)新性應(yīng)用。本文將分子動力學(xué)模擬與實驗相結(jié)合，研究了納米通道中離子輸運的規(guī)律，并設(shè)計加工了可用于研究細(xì)胞遷移的微納流體器件。
　　建立了直徑是3nm的圓柱形納米管道模型，用分子動力學(xué)的方法研究了溶液濃度對納米通道中離子輸運的影響。研究發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)溶液濃度在0.4-

2、0.9M的范圍內(nèi)，離子電流隨溶液濃度線性增大；當(dāng)溶液濃度高于0.9M時，離子電流增大的速率明顯減小。常規(guī)的會認(rèn)為高表面電荷密度會引起納米管中離子數(shù)的增加以維持系統(tǒng)的電中性，因此離子電流隨之增大。但實際上，表面電荷密度增加時，離子電流呈現(xiàn)的是一個先增大后減小的趨勢。通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這個不尋常的現(xiàn)象是由于表面電荷密度增加時，近壁面處的離子受到大的粘性阻力而導(dǎo)致離子電遷移率下降引起的。
　　為了驗證分子動力學(xué)仿真的結(jié)果，設(shè)計加工了多

3、孔和單孔納米通道，并搭建四探針實驗臺研究了溶液濃度對離子在納米通道中輸運的影響。多孔納米通道是在PDMS成型的微流體通道中嵌入PEGDA水凝膠獲得。單孔納米通道是在通過低壓化學(xué)氣相沉積和刻蝕的方法在硅基底上形成的自支撐SiN薄膜上采用FIB減薄和TEM電子束轟擊相結(jié)合的方法制備獲得。利用搭建的四探針實驗臺，通過測量離子電導(dǎo)與電解質(zhì)濃度的關(guān)系，研究了納米通道中的離子輸運。實驗結(jié)果進(jìn)一步驗證了分子動力學(xué)模擬觀察到的現(xiàn)象。
　　最后，設(shè)