DNA-SWNT复合结构力学特性的多尺度粗粒度分子动力学模拟研究

DNA和碳纳米管的复合结构对研究新型大规模场效应晶体管与信息单元，活体单细胞传感单元，药物特性分析等科学研究领域具有重要的应用价值。其中基于碳纳米管的DNA片段检测也是一种具有重要科学意义和挑战性的研究内容。本申请拟通过开展多尺度粗粒度分子动力学模拟理论方法研究，开展DNA-CN复合结构的力学特性研究，在理论分析与仿真的基础上，提供CNT-DNA复合结构的杨氏模量、共振频率等力学特性。通过全原子分子动力学模拟，研究多种负载条件下碳纳米管的动力学响应，研究多种构型DNA片段的力学模型参数；在上述研究基础上，分别建立碳纳米管和DNA的多尺度粗粒度模型，构建不同尺度模型重叠区域的平滑衔接策略；通过多尺度粗粒度分子动力学模拟的研究开发，开展不同环境下DNA-SWNT复合结构的力学特性研究。通过多尺度粗粒度分子动力学模拟的研究开发，探索为碳纳米管的实际推广应用提供一种可行的设计工具。

围绕DNA-SWNT复合纳米结构的力学特性，本项目从全原子分子动力学模拟、粗粒度分子动力学模拟、多尺度分子动力学模拟三个层面展开研究，基本完成研究内容。但由于对多尺度粗粒度分子动力学模拟方法及技术实现细节及其复杂程度的估计不够充分，导致在粗粒度、多尺度分析领域进展缓慢，这在一定程度上影响了本项目研究成果的如期取得。