TiO2纳米层(110)表面对DNA强吸附的第一性原理研究

纳米二氧化钛(TiO₂)由于具有卓越的生物相容性和优异的物理性能,因此有望在生物医学领域中发挥重要的作用,且应用前景广阔.利用第一性原理计算,深入地研究了金红石型TiO₂纳米层(110)表面与脱氧核糖核酸(DNA)不同碱基在界面之间的吸附性能及相互作用的原子机制.通过分析结合能和功函数的计算结果发现,TiO₂纳米层(110)表面对DNA碱基的吸附强度显著增强,比典型二维纳米材料的吸附强度大两倍以上.进而,通过研究电子能带结构和态密度计算结果,阐明了二者在界面之间的吸附机制,其起源于吸附体系显著降低的能级和C、N和/或O的2p轨道与费米能级附近Ti原子的3d轨道的强烈杂化.纳米TiO₂为DNA传感器和测序仪的设计提供了一种极具潜力的候选材料.     

Design and fabrication of a compact,high-performance interference-filter-based external-cavity diode laser for use in the China Space Station

A hertz-linewidth ultra-stable laser(USL), which will be used to detect the clock transition line, in a strontium optical clock will be launched into the China Space Station(CSS) in late 2022. As the core of the USL, an interference-filter-based externalcavity diode laser(IF-ECDL) was developed. The IF-ECDL has a compact, stable, and environmentally insensitive design.Performances of the IF-ECDL are presented. The developed IF-ECDL can pass the aerospace environmental tests, indicating that the ...     

dsDNA与TiO2 (110)在溶液中相互作用的动力学行为和机制

金红石型TiO2 (110)在DNA传感领域具有广阔的应用前景,然而其与DNA在溶液中相互作用的动力学行为和机制尚不清楚。利用分子动力学模拟,深入研究了双链DNA (dsDNA)在初始时沿轴向平行或垂直于金红石型TiO2 (110)表面时二者在溶液中的相互作用。通过分析dsDNA在吸附后的稳定构型、吸附动力学过程和结构稳定性发现,与一些典型二维纳米材料不同,dsDNA倾向于水平吸附到TiO2 (110)表面。水平吸附不仅使得dsDNA的四种碱基均吸附到TiO2 (110)表面,增加了吸附稳定性,而且不破坏dsDNA的结构稳定性。进而,通过分析dsDNA与TiO2 (110)表面的相互作用能和水分子密度/数量发现,dsDNA的平行吸附可能源于二者之间的短程范德华和长程静电相互作用。此外,纳米级脱湿也增强了dsDNA的吸附。对dsDNA与TiO2 (110)在溶液中的相互作用研究有助于实现TiO2 (110)在DNA传感中的应用。