在单分子水平上的化学和生化反应研究是一个非常有意义的科学热点问题。利用扫描探针显微术(Scanning Probe Microscopy)和光钳(Optical Tweezers)技术已经在单个分子的表征和操纵上取得了一系列的进展,但是单分子生化反应的研究却存在着很难逾越的技术瓶颈。本项目结合表面单分子DNA操纵技术和蘸笔纳米刻蚀(Dip-pen Nanolithography)技术来实现并研究单
优化了动态组合模式蘸笔纳米刻蚀技术,实现了DNA酶I由AFM针尖向DNA分子链上的传递,完成了DNA酶I分子在单分子DNA链上的排布并组成纳米点阵。实现了DNA酶I在AFM针尖上及其向基底转移过程中的活性保持,并完成了非专一性内切酶在单个DNA链上的定位反应,利用物理方法使非专一性内切酶具有了类似于限制性内切酶的某些反应特点,对基本的生化反应的研究有了概念性的突破。研究结果还表明在DNA酶I消化DNA分子的过程中存在一种机械力诱导的酶切反应增强作用,当DNA链在机械力拉伸后酶切反应的平均切割速率增加,体现了拉伸度依赖(或者说力依赖)的DNA酶I生化反应动力学。用分子动力学模拟了DNA在拉伸时的状态。以纳米颗粒为模型,对动态组合模式蘸笔纳米刻蚀技术进行了机理研究,发展的方法可以对不同纳米颗粒分子进行纳米颗粒的逐个俘获和精确定位放置。另外,还研究了GAV-9肽在亲、疏水两种界面上自组装过程,提出两种纤维生长模型。利用原子力显微镜直接观察到一种离子液体[bmim][PF6]在室温下的云母表面呈现一种奇特的固液共存现象。