石墨烯和六方氮化硼平面异质结构中的自发ssdna拉伸 | 山东利特纳米技术有限公司-pg电子免费版

单链dna (ssdna)分子在溶液中通常会形成螺旋结构，因此在将纳米技术应用于ssdna分析之前，拉伸ssdna是极其重要的。材料制备研究方面的最新进展可以设计纳米通道，使其能够操纵、拉伸、排序和映射双链dna (dsdna)分子，但是由于超短的持久性长度和潜在的非特异性相互作用引起的堵塞，导致在纳米通道内无法拉伸ssdna分子。鉴于ssdna拉伸在基因组分析中的重要性，本文报告了一个ssdna拉伸平台：由石墨烯和六方氮化硼(h-bn)组成的二维平面异质结构，并表明ssdna可以在夹在两个相邻石墨烯域(“纳米通道”)之间的h-bn纳米带上拉伸。我们进一步证明，在偏置电压下，拉伸后的ssdna可以沿“纳米通道”电泳运输，从而便于控制/操作。当与现有的原子分辨率传感器能集成时，异质结构平台为在平面表面上测序dna铺平了道路。

fig. 1 2d材料上的ssdna动力学：石墨烯、h-bn及其平面内异质结构。(a)关于如何在平面内石墨烯/h-bn/石墨烯异质结构上自发拉伸ssdna的说明。(b)石墨烯/h-bn边界附近的ssdna片段放大图。(c-e) ssdna在石墨烯/h-bn异质结构、石墨烯和h-bn上的模拟系统。(f)在模拟过程中，石墨烯/h-bn异质结构中在ssdna 3.5 å以内的原子数。(g) ssdna与不同2d材料之间的范德华相互作用能(每个核苷酸)。(h) ssdna(质心)在不同2d材料上的高度。

fig. 2 在石墨烯/h-bn/石墨烯异质结构上模拟ssdna运动。(a)石墨烯域上ssdna的初始线性构象(sim-5和sim-6)。(b)石墨烯畴上ssdna的初始环状构象(sim-7和sim-8)。(c,d) ssdna在181和311 ns处的构象(sim-5)。(e)与ssdna接触的异质结构中原子数目的散点图。(f)在所有四个模拟中，ssdna的端到端距离。

fig. 3 ssdna在石墨烯/h-bn/石墨烯异质结构上的电泳转运。(a)不同时间ssdna电驱动运动示意图(v = 0.2 v)。(b) ssdna在各种外部偏置电压下的时变位移。(c)不同偏置电压下ssdna的平均速度。(d)当v = 0 v时，ssdna在不同时间间隔的均方位移。

相关研究成果于2019年由美国纽约州约克镇高地ibm托马斯j.沃森研究计算生物中心binquan luan和ruhong zhou，发表在nature communication (https://doi.org/10.1038/s41467-019-12584-w )上。原文：spontaneous ssdna stretching on graphene and hexagonal boron nitride in plane heterostructures。

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