牛血清白蛋白@席夫碱双荧光化合物组合构建三输入-双输出分子逻辑电路

基于牛血清白蛋白与邻苯二胺缩二5-氟水杨醛这两种荧光化合物组合的方式设计了一种荧光探针,并采用荧光光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱及分子对接等方法研究它们之间相互作用的机理。实验结果表明,邻苯二胺缩二5-氟水杨醛与牛血清白蛋白之间可以形成稳态复合物,在形成过程中氢键及范德华力起主导作用,且邻苯二胺缩二5-氟水杨醛对牛血清白蛋白的构象会产生影响。此外,在280nm激发下,邻苯二胺缩二5-氟水杨醛与牛血清白蛋白之间可以基于荧光共振能量转移而在350nm及460nm处产生两个荧光发射峰。基于该特征,文章以牛血清白蛋白@邻苯二胺缩二5-氟水杨醛作为分子基逻辑材料,通过不同的金属离子对两个荧光发射峰进行调节,从而成功地构建出三个不同的分子逻辑路。

基于荧光素衍生物单分子器件的二进制全减器和全加器

合成了一种随p H值变化具有5种互变分子结构的新型荧光素衍生物QHF+.通过紫外-可见吸收光谱研究了不同p H值下QHF+发生转化产生的5种结构的特征谱图,并以此为基础设计了二进制逻辑电路.在乙醇/水(体积比为1∶1)混合溶剂体系中,采用等摩尔的H+或OH-作为化学输入信号,选取424和490nm波长下的特定吸光度或透射率作为标准阈值,通过比较紫外-可见吸收光谱的变化,平行实现了多个逻辑门(XOR和INH或AND和XOR)的运算,模拟了二进制全减器和全加器的运行.

功能分子设计合成及原理性的分子尺寸器件研究(英文)

详细综述了一些用于制备分子尺寸器件的化学策略的设计、发展和演示.其设计思想是通过各式各样的光诱导的电子、能量和质子转移机理,氧化还原反应,构象变化以及超分子原理,分别将2个信息量丰富而结构又比较简单的四硫富瓦烯和光致变色的螺吡喃分子,与它们性质互补的不同组分集成在一起来构建功能分子器件,用于完成快速的数字处理和传输.首先凭借四硫富瓦烯丰富的电化学性质,大量的D-A-D超分子和环轴烃分子已经被设计并成功合成.时间分辨的吸收和荧光光谱研究表明,这些D-A-D超分子发生分子内的光诱导的电子转移反应的能力,可以通过不同的桥联基团进行有效调控.STM研究则首次发现并开辟了环轴烃分子在纳米记录和高密度信息储存方面的应用研究.同时,也详细描述了如何充分利用光致变色的螺吡喃分子独特的电子、能量和质子转移能力去设计超分子组合,并通过光和适当的化学试剂来控制这些组合的吸收、荧光和导电性质的方法.根据这些组合的光谱和电化学行为,构建了一系列新型的分子开关、逻辑门和分子回路.最后,展示了用于设计合成新类型开环结构稳定的荧光螺吡喃分子的独特见解.

体内生物分子计算系统的原理、进展和展望

体内生物计算模型是基于生物体内各种生化分子以特定的形式互相协作、处理信息的能力而出现的一种新的计算模型,是近年来计算机科学与分子生物学交叉产生的前沿研究领域。该领域的研究使得人们可以深入理解生物体信息处理能力以及获得对这种能力的有效操控,这在计算机科学、生物学、医学上有着深远的影响。文章介绍了近几年在体内构建分子逻辑电路、分子状态机等方面的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。

基于交叉结构的分子电子器件及其逻辑电路的研究进展

随着大规模集成电路的特征尺寸进入到纳米级,传统的硅基集成电路技术面临挑战,新材料及新结构的研究成为热点,纳电子学分支之一的分子电子器件正在蓬勃发展.场效应晶体管(FET)和交叉结构是目前主要的分子电子器件的结构,而交叉结构有利于集成受到广泛关注.文章概述了基于交叉结构的分子纳米器件工作原理、工艺流程,并着重介绍了逻辑功能的实现方法及其研究进展.最后,总结了交叉结构的前景及所面临的困难.