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| 高能物理所構建新型超短碳納米管納米孔傳感器 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-02-24 09:56:10 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）在國家自然科學(xué)基金支持下，中科院高能物理所吳海臣課題組構建了一種新型超短碳納米管納米孔傳感器，相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》（Nat. Commun., 2013, DOI: 10.1038/ncomms3989）。
納米孔單分子檢測技術(shù)是最近二十年發(fā)展起來(lái)的一種嶄新的技術(shù)，其工作原理是在納米孔兩端施加一個(gè)外加電場(chǎng)，通過(guò)監測電解液流經(jīng)納米孔時(shí)的微弱電流（皮安級）信號變化—包括變化頻率、幅度和指紋性信號—來(lái)判斷穿越納米孔的離子或分子的濃度、帶電情況和結構特征等。該技術(shù)目前主要應用于DNA測序研究，在單分子檢測，單分子化學(xué)反應及蛋白質(zhì)折疊等領(lǐng)域中的應用研究也正蓬勃發(fā)展。目前納米孔主要分為蛋白質(zhì)納米孔和無(wú)機固態(tài)納米孔兩大類(lèi)，由于這兩類(lèi)納米孔各有優(yōu)缺點(diǎn)，科學(xué)家們一直致力于構建不同材料和性質(zhì)的新型納米孔傳感器。
吳海臣課題組將直徑1-2nm，長(cháng)度5-10nm的超短單壁碳納米管穩定地插入到磷脂雙層膜中構建了一種新型基于超短碳納米管的納米孔傳感器，該傳感器具備碳納米管的一些獨特的物理性質(zhì)，如亞原子級的平滑內表面、大π共軛體系和超疏水的內部環(huán)境等。研究人員發(fā)現在此納米孔兩端施加一個(gè)外加電場(chǎng)，電解液流經(jīng)不同管徑碳納米管時(shí)產(chǎn)生的電流會(huì )有很大的不同；當碳管的電導在0.1-0.3納西門(mén)子時(shí)，其電流-電壓關(guān)系由通常的線(xiàn)性關(guān)系變成對稱(chēng)的曲線(xiàn)關(guān)系。研究人員接下來(lái)對DNA穿越碳管納米孔的信號進(jìn)行了研究，發(fā)現DNA穿越碳管引起的電導值變化是在蛋白質(zhì)納米孔中的2-4倍，其真正原因是離子在碳管內部的遷移速率是在體相中的大約2-4倍。最后他們在DNA鏈上羥甲基化胞嘧啶位點(diǎn)修飾了一個(gè)剛性的分子，利用超短碳納米管納米孔傳感器實(shí)現了對隨機序列的DNA中羥甲基化胞嘧啶位點(diǎn)的特異性識別。該項研究進(jìn)一步推動(dòng)了納米孔單分子檢測技術(shù)的發(fā)展，為碳納米管內腔的離子，分子的輸運行為研究提供了一個(gè)全新的實(shí)驗模型。
該工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部973項目和中科院的經(jīng)費支持。
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