微悬臂梁DNA生物传感器纳米力学分析的重力模型及其应用.pdf

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1、第23卷第8期传感技术学报Vo1．23No．8CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSAug．20102010年8月AGravitationalModelforNanomechanicalAnalysisofMicrocantileverDNABiosensorsandItsApplicationsMENGWeilie．ZHANGNenghui，，1．ShanghaiInstituteofAppliedMathematicsandMechanics，ShanghaiUniversity，Shanghai2ooo72，M；＼＼2．Dep

2、口rtment0厂Pc^nn，CollegeofSciences，ShanghaiUniversity，Shanghai200444，China，Abstract：Thenanomechanicaldeflectionofmierocantilever-basedDNAbiosensorisrelatedtomanyfactorssuchasnucleotidelength，graftingdensity，hybridizationratio，gravity，saltsolutionconcentration，time，temperaturefluc’tuatio

3、n．thecharacteristic0fbufierflowfield，etc．ByZhang’stwo—variablemethod，ananalyticalmodeltopredictn0rmalstress．shearstress，extrusionstressbetweenadjacentlayersandthedeflectionofamicrocantileverbeamin。ducedbvgravitvinstaticmodewasprovided．Asitsapplications，theparametersinMcKendry’sexperim

4、entwereadoptedtostudvtheinfluenceofgravitationalfactorsonstaticnanomechanicaldeflections，andtheresultsshowedthattheinfluenceofgI_avitationalfactorofthebiolayeronnanomechanicaldeflectioncanbeneglectedinreferencebeamtechnology．whilethatofnon—biolayerscannotbeneglectedinsinglebeamtechnol

5、ogy；atthesametime，theZhang’sanalyticalmode1forsurfacestresschangeofaDNAbiosensorisusedtoprovidetheoptimalgeometryofthebeam，c0nsideringfactorsofsurfacestressandgravityinordertomakethelowestinfluenceofgravitationalfac—toronnanomechanicaldeflectioninsinglebeamtechnology．Keywords：DNA；bios

6、ensor；microcantilever；nanomechanics；gravity；two—variablemethod；optimaldesignEEACC：7230Jdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2010．08．001微悬臂梁DNA生物传感器纳米力学分析的重力模型及其应用孟玮烈，张能辉，1．上海大学上海市应用数学和力学研究所，上海200072；、＼2．上海大学理学院力学系，上海200444／摘要：基于微悬臂梁技术的DNA生物传感器的纳米挠度与核苷长度、嫁接密度、杂交率、重力、盐溶液浓度、时间、温度变化、缓冲液流场特性等诸多因素有

7、关。利用Zhang两变量方法，建立了静态模式中自重作用下微梁正应力、切应力、层间挤压应力及其挠度预测的解析模型。作为应用，采用McKendry实验参数，研究了重力因素对静态纳米挠度的影响，发现参考梁技术中生物层自重对纳米挠度的影响可以忽略，但单梁技术中非生物层自重对纳米挠度的影响不可以忽略；同时，利用DNA生物传感器表面应力的Zhang解析模型，考虑自重和表面应力因素，给出了微梁的最优尺寸，从而可使单梁技术中自重因素对静态挠度的影响降到最低。关键词：DNA；生物传感器；微悬臂梁；纳米力学；重力；两变量方法；优化设计中图分类号：TP212．3文献标识码：A文章编号：

8、1004—