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Electrophoresis of poly(dT)_(20) through α-hemolysin nanopore in high concentration potassium chloride solution

Journal of Southeast University(English Edition) 2016年第4期32卷 496-501页

作者：司伟杨浩杰纪安平李堃沙菁刘磊陈云飞东南大学机械工程学院南京211189 江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

Experiments of poly（dT）20 electrophoresis throughα-hemolysin nanopores were performed to unveil the electrophoretic transport mechanism of DNA through nanopores in high concentration potassium chloride solution. It is found that there are two obvious current blockades induced by poly（dT）20 translocation and collision events. Both blockade currents increase linearly with the applied bias voltage. However, the normalized blockade currents are almost kept the same although variable bias voltages are applied. The collision time of poly（dT）20 in the luminal site of the pore remains constant for different voltages. The translocation speed of poly（dT）20through the nanopore decreases with the increase of bias voltage. It is because as the potential increases, the drag force on the homopolymer helps it to crumple into a cluster much easier due to the poor stacking of thymine residues compared with homopolymers consisting of other nucleotides. Molecular dynamics simulations further confirm the experimental results. Increasing the applied bias voltage can slowdown the translocation velocity of the flexible poly（dT）20, which favors increasing the precision of single molecule detection by using nanopores.

关键词： nanopore transport speed ionic current electrophoresis

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基底支撑刚度梯度变化对石墨烯层间摩擦力的影响

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物理学报 2019年第1期68卷 210-219页

作者：董赟段早琦陶毅 Gueye Birahima 张艳陈云飞东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 兰州理工大学机电工程学院兰州730050

基于纳米摩擦能耗理论,利用分子动力学方法建立了公度接触下支撑刚度梯度变化的石墨烯层间摩擦力模型,分析了基底质心刚度和支撑刚度梯度变化对基底和薄片各接触区摩擦能耗的贡献.结果表明:软边界区始终贡献驱动力;硬边界区贡献的摩擦... 详细信息

基于纳米摩擦能耗理论,利用分子动力学方法建立了公度接触下支撑刚度梯度变化的石墨烯层间摩擦力模型,分析了基底质心刚度和支撑刚度梯度变化对基底和薄片各接触区摩擦能耗的贡献.结果表明:软边界区始终贡献驱动力;硬边界区贡献的摩擦力最大,且随着支撑刚度的增大,硬边界区对总摩擦的贡献比也越高.各接触区的摩擦力是薄片和基底之间的褶皱势和接触区产生的法向变形差两部分的共同作用.前者是公度接触下阻碍滑移的界面势垒和刚度梯度方向上不同刚度支撑原子热振动引起的势梯度;后者是接触边界过渡区两侧原子的非对称变形和自由度约束突变引起的非平衡边界势垒相耦合的结果.本文对研究公度接触下刚度梯度支撑的纳米器件的相对运动规律有指导意义.

关键词：分子动力学纳米摩擦公度接触刚度梯度

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Effect of salt gradients on DNA translocation through solid-state nanopores

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Journal of Southeast University(English Edition) 2016年第3期32卷 307-311页

作者：余静文司伟沙菁陈云飞东南大学机械工程学院南京211189 江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

Aiming at the issues of controlling the translocation speed of DNA through a solid-state nanopore and enlarging the signal-to-noise ratio of ionic current modulation, which are challenges for the application of nanopore technology in DNA detection, salt concentration gradients are applied across the nanopore to investigate their influence on the DNA translocation time and signal-to-noise ratio. Experimental data demonstrates that, in symmetric concentration conditions, both the current blockade and dwell time for A-DNA translocation through a solid-state nanopore increase along with potassium chloride concentration. When the concentration in the trans chamber is decreased from 1 to 0.1 mol/L, keeping the concentration of the cis chamber at 1 mol/L, the normalized current blockade is found to be increased by one order. The increased dwell time and enhanced signal-to-noise ratio are achieved with salt gradients across the nanopore, which can improve the sensitivity when detecting DNA samples.

关键词： solid-state nanopore salt gradients A-DNA signal-to-noise ratio current blockade dwell time

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Pressure-induced strongadhesion between chitosan nanofilms

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Journal of Southeast University(English Edition) 2015年第1期31卷 113-117页

作者：谭启檐阚亚鲸赵古田裘英华陈云飞东南大学机械工程学院南京211189 江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

The surface and adhesion forces between chitosan- coated mica surfaces in an acetic acid buffer solution were measured using a surface force apparatus （SFA）. The force- distance profiles were obtained under different pressure conditions. It was found that the chitosan was adsorbed on the mica surface and formed a stable nanofilm under acid conditions. The adsorbed chitosan nanofilms induced a short- range monotonically steric force when two such surfaces came close in the acid buffer. The adhesion forces between the two chitosan-coated mica surfaces varied with the loads. Strong adhesion between the two chitosan-coated mica surfaces was observed at high pressure. Such pressure-dependent adhesion properties are most likely related to the molecular configurations and hydrogen bonds reordering under high confinement.

关键词： surface force apparatus （SFA） chitosan adhesion pressure mica surface

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基于玻璃毛细管制备用于生物检测的纳米孔(英文)

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纳米技术与精密工程 2013年第1期11卷 9-13页

作者：张磊沙菁 刘磊陈云飞东南大学机械工程学院南京210096 江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京210096

利用玻璃毛细管,发明了一种新型用于生物检测纳米孔的制备方法.实验表明,在玻璃毛细管内壁包埋石蜡层,通过加热玻璃微管的局部,可以拉制形成直径约50 nm的纳米孔.研究表明,制备玻璃纳米孔的关键步骤是控制吸附在内壁上的石蜡层的厚度,... 详细信息

利用玻璃毛细管,发明了一种新型用于生物检测纳米孔的制备方法.实验表明,在玻璃毛细管内壁包埋石蜡层,通过加热玻璃微管的局部,可以拉制形成直径约50 nm的纳米孔.研究表明,制备玻璃纳米孔的关键步骤是控制吸附在内壁上的石蜡层的厚度,这直接影响纳米孔的直径.利用制备的纳米孔,我们已经成功地在实验中检测出生物分子,表明此种方法制作的玻璃纳米孔可以进行生物检测.通过这种方法可快速廉价地制作玻璃纳米孔,提供了一种替代硅技术制作纳米孔的技术.

关键词：纳米孔玻璃毛细管生物检测离子电流

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一种面向核磁共振短弛豫弱信号的反演方法

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Journal of Southeast University(English Edition) 2023年第2期39卷 161-168页

作者：余樵铭陆荣生陈朗姜晓文吴正秀鲍冲倪中华东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 东南大学机械工程学院南京211189 东南大学生物电子学国家重点实验室南京211189

针对具有短弛豫分量的核磁共振弱信号的反演难题,提出了一种适用于低信噪比核磁共振弛豫信号的反演方法,通过结合SVD方法和Tikhonov方法,选择更加合适的滤波因子进行反演.与现有的反演方法相比,该方法获得的弛豫时间分布图谱更接近于核... 详细信息

针对具有短弛豫分量的核磁共振弱信号的反演难题,提出了一种适用于低信噪比核磁共振弛豫信号的反演方法,通过结合SVD方法和Tikhonov方法,选择更加合适的滤波因子进行反演.与现有的反演方法相比,该方法获得的弛豫时间分布图谱更接近于核磁共振模拟信号的原始谱,尤其是信号较弱时的短弛豫分量.通过计算反演结果的不确定度,证明了该方法在不同信噪比下的可靠性.此外,通过实验测量和多弛豫分量样品的反演分析,表明该方法能够获得精确的弛豫时间.最后,将该方法应用于水泥水化过程核磁共振弛豫信号的分析,通过对短弛豫弱信号的有效辨识,准确发现了水泥水化过程中各组分的变化规律.证明了该方法能够有效分辨弛豫时间较短的核磁共振弱信号,对寻找样品关键成分和表征其物理性质具有重要作用,从而促进了核磁共振弛豫技术的应用.

关键词：核磁共振弛豫时间反演低信噪比水泥水化

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介电泳驱动纳米胶体分离的分子动力学模拟

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中国科学（E辑） 2009年第6期39卷 1152-1158页

作者：倪中华张鑫杰易红江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室东南大学机械工程学院南京210096

采用非平衡态分子动力学法对纳米胶体及其溶液环境进行建模,通过对模型系统施加非均匀电场,使胶体带有相反的极性.在较高的电场强度和较低的系统温度情况下介电泳驱动胶体分离的现象较为明显,对胶体的介电泳速度与溶剂粒子热运动速度比... 详细信息

采用非平衡态分子动力学法对纳米胶体及其溶液环境进行建模,通过对模型系统施加非均匀电场,使胶体带有相反的极性.在较高的电场强度和较低的系统温度情况下介电泳驱动胶体分离的现象较为明显,对胶体的介电泳速度与溶剂粒子热运动速度比值进行研究,发现比值较大时,胶体与溶剂粒子的撞击较为剧烈,使得胶体的速度出现大幅度的波动.改变电场强度进行模拟,发现电场强度的增大能加快胶体的分离,但当电场强度增大到一定程度时,由于溶剂粒子对胶体的摩擦阻力很大,使得分离运动开始变慢.此外,在分析胶体位能的基础上研究胶体的分离原因,发现胶体电偶极化后胶体之间的吸引位能变小,而温度的升高使得吸引位能变小,排斥位能增大,这与DLVO理论得出的结论相一致.

关键词：分子动力学介电泳 DLVO理论

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金属/非金属间界面热导的飞秒激光瞬态热反射法测量

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中国科学：技术科学 2012年第5期42卷 597-602页

作者：张春伟毕可东王建立倪中华陈云飞东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

搭建了飞秒激光泵浦-探测瞬态热反射测量系统,利用该系统测量Al/SiO2,Al/Si,Au/SiO2,Au/Si四种样品的界面热导.测量结果表明,对于同一种金属薄膜,基底热导率越低,金属与基底间的界面热导越小.通过引入DMM模型中的声子透过率,初步解释了... 详细信息

搭建了飞秒激光泵浦-探测瞬态热反射测量系统,利用该系统测量Al/SiO2,Al/Si,Au/SiO2,Au/Si四种样品的界面热导.测量结果表明,对于同一种金属薄膜,基底热导率越低,金属与基底间的界面热导越小.通过引入DMM模型中的声子透过率,初步解释了实验结果.

关键词：飞秒激光瞬态热反射法界面热导热学模型声子透过率

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面向生产调度规则挖掘的关键属性提取技术

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东南大学学报（自然科学版） 2016年第3期46卷 464-469页

作者：焦磊刘晓军刘庭煜倪中华东南大学机械工程学院南京211189 东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 南京理工大学机械工程学院南京210094

针对生产调度规则提取工作对数据集属性约简的客观需求,提出了一种关键属性提取技术.首先,分析了生产数据的特点,并依据重要性和关联性,将生产数据的属性划分为多个集合;然后,在此基础上利用模糊熵与聚类准确度建立重要性目标函数,用于... 详细信息

针对生产调度规则提取工作对数据集属性约简的客观需求,提出了一种关键属性提取技术.首先,分析了生产数据的特点,并依据重要性和关联性,将生产数据的属性划分为多个集合;然后,在此基础上利用模糊熵与聚类准确度建立重要性目标函数,用于发现重要属性.最后,利用关联性分析查找重要属性的关联属性,将相关属性进行合并,形成重要复合属性,以进一步增强属性提取效果.为了验证该技术的有效性,将利用该技术所获取的数据子集与通过随机法所得到的数据子集进行了对比,分析比较了各数据子集的相容性和规则提取准确性.结果表明,提取属性后所形成的数据子集具有较低不相容度,浓缩了原始数据集的调度规则知识,可显著提升多种生产调度规则挖掘算法的准确度与效率.该技术非常适用于生产调度规则挖掘数据预处理阶段的关键属性提取工作.

关键词：数据挖掘属性提取模糊数学模糊熵

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羊抗人IgG在金纳米通道中的迁移

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中国科学：化学 2010年第8期40卷 1130-1135页

作者：高飞葛艳艳倪中华易红刘磊陈云飞江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室东南大学机械工程学院南京211189

以聚碳酸酯超滤膜为基板,用化学镀的方法在超滤膜上沉积金,制得直径在45nm左右的金纳米通道阵列,利用制得的金纳米通道阵列搭建离子电流测量平台,可实现对羊抗人IgG分子的浓度检测.当羊抗人IgG分子通过直径45nm的金纳米通道时,由于物理... 详细信息

以聚碳酸酯超滤膜为基板,用化学镀的方法在超滤膜上沉积金,制得直径在45nm左右的金纳米通道阵列,利用制得的金纳米通道阵列搭建离子电流测量平台,可实现对羊抗人IgG分子的浓度检测.当羊抗人IgG分子通过直径45nm的金纳米通道时,由于物理占位及表面电荷的影响,会引起离子电流发生变化;在KCl浓度为0.15mol/L(pH7.48)溶液中,IgG分子的物理占位对离子电流有阻塞作用,会导致电流减小,IgG浓度在1.8～18ng/mL范围内,减小量与浓度成线性关系;实现了对IgG的定量检测.KCl浓度降低到0.025mol/L时,由于IgG分子扩散层内反离子对通道内离子浓度的贡献占主导地位,从而造成离子电流随着IgG浓度增大而增大.

关键词：金纳米通道传感器离子电流羊抗人IgG 双电层

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