石墨烯基生物分子传感器件的第一性原理研究

邹辉 倪祥 彭盛霖 欧阳俊 陈羽 欧阳方平

引用本文: 邹辉, 倪祥, 彭盛霖, 欧阳俊, 陈羽, 欧阳方平. 石墨烯基生物分子传感器件的第一性原理研究[J]. 物理化学学报, 2013, 29(02): 250-254. doi: 10.3866/PKU.WHXB201211141 shu
Citation:  ZOU Hui, NI Xiang, PENG Sheng-Lin, OUYANG Jun, CHEN Yu, OUYANG Fang-Ping. First-Principles Study of Graphene-Based Biomolecular Sensor[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(02): 250-254. doi: 10.3866/PKU.WHXB201211141 shu

石墨烯基生物分子传感器件的第一性原理研究

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51272291, 21103232, 11104356) (51272291, 21103232, 11104356)

    湖南省自然科学基金(11JJ4001) (11JJ4001)

    中国博士后科学基金(2012M511399) (2012M511399)

    湖南省科技计划(2012RS4009) (2012RS4009)

    中南大学博士后科学基金(201202025)资助项目 (201202025)

摘要:

基于第一性原理模拟, 我们构建了一种具有石墨烯电极的纳米间隙生物分子传感器件的理论模型. 研究发现,当碱基分子胞嘧啶、甲基化胞嘧啶和羟甲基化胞嘧啶分别通过器件时, 器件横向电流的大小差异约有1个数量级, 器件对此类分子具有一定的分辨能力. 分子之间的区分度大小受单链脱氧核糖核酸(DNA)中相邻碱基分子间的相互作用及碱基分子构型的影响. 研究工作表明, 此类石墨烯基分子传感器可准确高效地区分具有不同结构的碱基分子, 为准确定位DNA链中的变异碱基分子提出了一种新的思路.

English

    1. [1]

      (1) Jariyanee, P.; Anton, G.; Biswarup, P.; Rajeev, A.; Ralph, H. S.Nano Lett. 2011, 11, 1941. doi: 10.1021/nl200147x

      (1) Jariyanee, P.; Anton, G.; Biswarup, P.; Rajeev, A.; Ralph, H. S.Nano Lett. 2011, 11, 1941. doi: 10.1021/nl200147x

    2. [2]

      (2) Henk,W.; Postma, C. Nano Lett. 2010, 10, 420. doi: 10.1021/nl9029237(2) Henk,W.; Postma, C. Nano Lett. 2010, 10, 420. doi: 10.1021/nl9029237

    3. [3]

      (3) Christopher, A. M.; Ken, H.; Meni,W.; Vishva, R.; Neil, P.; John,B.; Michael, D. F.; Kimberly, V.; Zhengtang,L.; A. T.; Charlie J.;Marija, D. Nano Lett. 2010, 10, 2915. doi: 10.1021/nl101046t(3) Christopher, A. M.; Ken, H.; Meni,W.; Vishva, R.; Neil, P.; John,B.; Michael, D. F.; Kimberly, V.; Zhengtang,L.; A. T.; Charlie J.;Marija, D. Nano Lett. 2010, 10, 2915. doi: 10.1021/nl101046t

    4. [4]

      (4) Meni,W.; Devora, C. K.; Robert, R. J.; Lauren, F.; Jack, B.;Neil, P.; Yu, Z.; Michael, L. K.; Marija, D. J. Am. Chem. Soc.2011, 133, 486. doi: 10.1021/ja107836t(4) Meni,W.; Devora, C. K.; Robert, R. J.; Lauren, F.; Jack, B.;Neil, P.; Yu, Z.; Michael, L. K.; Marija, D. J. Am. Chem. Soc.2011, 133, 486. doi: 10.1021/ja107836t

    5. [5]

      (5) William, A. P.; Utz, J. P.; Yun, H.; Hope, R. H.; Ryan, L.;Myung n, K.; Erin, M. M.; Yevgeny, B.; Sahasransu, M.;Philipp, K.; Mamta, T.; George, Q. D. X.; Shirley, L.; Joseph, R.E.; Patrice, M. M.; Suneet, A.; Anjana, R. Nature Biotechnol.2011, 473, 394. doi: 10.1038/nature10102(5) William, A. P.; Utz, J. P.; Yun, H.; Hope, R. H.; Ryan, L.;Myung n, K.; Erin, M. M.; Yevgeny, B.; Sahasransu, M.;Philipp, K.; Mamta, T.; George, Q. D. X.; Shirley, L.; Joseph, R.E.; Patrice, M. M.; Suneet, A.; Anjana, R. Nature Biotechnol.2011, 473, 394. doi: 10.1038/nature10102

    6. [6]

      (6) Yuri, M.; Frank, L.; Mark, H. Nucleic Acids Research 2010, 5,1415.(6) Yuri, M.; Frank, L.; Mark, H. Nucleic Acids Research 2010, 5,1415.

    7. [7]

      (7) Schadt, E. E.; Turner, S.; Kasarskis. A. Hum. Mol. Genet. 2010,19, R227.(7) Schadt, E. E.; Turner, S.; Kasarskis. A. Hum. Mol. Genet. 2010,19, R227.

    8. [8]

      (8) Zuzanna, S. S.; Matthew, D. Nature Nanotechnology 2010, 5,697. doi: 10.1038/nnano.2010.198(8) Zuzanna, S. S.; Matthew, D. Nature Nanotechnology 2010, 5,697. doi: 10.1038/nnano.2010.198

    9. [9]

      (9) Derrington, I. M.; Butler, T. Z.; Collins, M. D.; Manrao, E.;Pavlenok, M.; Niederweis, M.; Gundlach, J. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 16060. doi: 10.1073/pnas.1001831107(9) Derrington, I. M.; Butler, T. Z.; Collins, M. D.; Manrao, E.;Pavlenok, M.; Niederweis, M.; Gundlach, J. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 16060. doi: 10.1073/pnas.1001831107

    10. [10]

      (10) Storm, A. J.; Storm, C.; Chen, J. H.; Zandbergen, H.; Joanny, J.F.; Dekker, C. Nano Lett. 2005, 5, 1193. doi: 10.1021/nl048030d(10) Storm, A. J.; Storm, C.; Chen, J. H.; Zandbergen, H.; Joanny, J.F.; Dekker, C. Nano Lett. 2005, 5, 1193. doi: 10.1021/nl048030d

    11. [11]

      (11) Iqbal, S. M.; Akin, D.; Bashir, R. Nat. Nanotechnol. 2007, 2,243. doi: 10.1038/nnano.2007.78(11) Iqbal, S. M.; Akin, D.; Bashir, R. Nat. Nanotechnol. 2007, 2,243. doi: 10.1038/nnano.2007.78

    12. [12]

      (12) Dekker, C. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 209. doi: 10.1038/nnano.2007.27(12) Dekker, C. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 209. doi: 10.1038/nnano.2007.27

    13. [13]

      (13) Wu, M. Y.; Smeets, R. M. M.; Zandbergen, M.; Ziese, U.; Krapf,D.; Batson, P. E.; Dekker, N. H.; Dekker, C.; Zandbergen, H.W.Nano Lett. 2009, 9, 479. doi: 10.1021/nl803613s(13) Wu, M. Y.; Smeets, R. M. M.; Zandbergen, M.; Ziese, U.; Krapf,D.; Batson, P. E.; Dekker, N. H.; Dekker, C.; Zandbergen, H.W.Nano Lett. 2009, 9, 479. doi: 10.1021/nl803613s

    14. [14]

      (14) Taniguchi, M.; Tsutsui, M.; Yokota, K.; Kawai, T. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 123701. doi: 10.1063/1.3236769(14) Taniguchi, M.; Tsutsui, M.; Yokota, K.; Kawai, T. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 123701. doi: 10.1063/1.3236769

    15. [15]

      (15) He, Y.; Scheicher, R. H.; Gri riev, A.; Ahuja, R.; Long, S.; Huo,Z. L.; Liu, M. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2674. doi: 10.1002/adfm.201002530

      (15) He, Y.; Scheicher, R. H.; Gri riev, A.; Ahuja, R.; Long, S.; Huo,Z. L.; Liu, M. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2674. doi: 10.1002/adfm.201002530

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1372
  • 文章访问数:  2886
  • HTML全文浏览量:  66
文章相关
  • 发布日期:  2013-01-14
  • 收稿日期:  2012-09-08
  • 网络出版日期:  2012-11-14
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章