美科研人員開(kāi)發(fā)出以石墨烯為基礎的DNA感測器

　　在基因組測序技術(shù)領(lǐng)域，科學(xué)家在不斷追求速度更快、成本更低的方法和設備。據物理學(xué)家組織網(wǎng)10月30日報道，最近，美國伊利諾斯大學(xué)厄本那—香檳分校最近開(kāi)發(fā)出了一種新奇的方法：把石墨烯納米帶(GNR)夾在兩層有納米孔(內徑約1納米)的固體膜中間，再讓DNA分子穿過(guò)這種“三明治”設備，以此來(lái)感知辨認所通過(guò)的DNA堿基對。

　　研究人員設計的DNA感測器是一種以石墨烯為基礎的場(chǎng)效應類(lèi)晶體管設備，能探測DNA鏈的旋轉和位置結構。實(shí)現這一點(diǎn)的關(guān)鍵是利用了石墨烯的電學(xué)性質(zhì)，制成的GNR可以多方調節，改變它的邊緣形狀、載流子濃度、納米孔位置等，由此來(lái)調節它的電導率和對外部電荷的靈敏度。

　　“在這一專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，當前主要的實(shí)驗研究是模型模擬�！边@里面臨著(zhù)許多難題和挑戰，讓-皮埃爾·萊伯頓教授介紹說(shuō)，常用的密度泛函理論(DFT，一種物理學(xué)和化學(xué)中所用的量子力學(xué)模型方法，用于研究多物體系統的電子結構)，僅限于固體系統中，而我們所處理的是一種固—液混合系統。此外，DFT還要對石墨烯納米帶假設一些過(guò)于簡(jiǎn)單和理想化的條件，比如GNR寬度要一致，邊緣要規則，納米孔還要位于石墨烯帶的中心，沒(méi)有電解液的靜電穿透等。

　　“在我們的方法中，我們使用一種多軌道緊綁(TB)技術(shù)，比DFT處理的原子數量要大得多，而且考慮了GNR寬度不一，邊緣不規則，以及納米孔大小和位置不同等問(wèn)題�！比R伯頓解釋說(shuō)。此外，他們用一種多尺度法處理了雙混系統。

　　研究人員指出，其他領(lǐng)域也可能從這項研究中受益。比如開(kāi)發(fā)新的小型生物電子設備，廣泛用于個(gè)體化醫療。萊伯頓說(shuō)：“從更廣泛的意義上說(shuō)，這是生物學(xué)與納米電子學(xué)在分子水平上的互動(dòng)。納米電子設備帶給我們控制生物信息的可能，利用生物處理海量信息的能力，開(kāi)辟信息處理技術(shù)的新天地�！�