| 评审组： | 基础研究组 | | 项目名称： | 多物理场微纳米通道内流体及DNA单分子的输运特性与机制研究 |
| 提名单位： | 陕西省物理学会 |
| 提名等级： | 二等奖 |
| 提名单位意见： | 微纳米通道中流体及生物医药分子的输运规律及机制是生命科学、医药学、纳米科技等领域的研究前沿，相关理论和技术的发展与突破，有助于揭示生命体内分子输运机理，解决精准医疗技术的瓶颈。团队针对上述问题开展了20多年持之以恒的研究，取得了卓有成效的成果，主要有：在国内率先基于聚焦离子束技术制备纳米通道，并用于DNA分子精准输运，建立了一种范式研究方法；自主研建了荧光漂白流场测速仪，实现了3 kHz、600 nm/s流速波动的测量，解决了纳米尺度流体流动高时空分辨测量的技术难题；结合理论与实验揭示了纳米通道中流体及DNA分子输运特性与驱动电场、压强场、通道结构和尺寸之间的多尺度多物理场关系；发现了绝缘体固/液界面百纳米尺度内存在的混沌电渗流现象，颠覆了经典流体力学的预测；构建了无量纲参数的广义Burgers控制方程；首次发现DNA分子在纳米通道中移动方向反转与旋转现象，并在分子水平阐明了输运机制，实现了对单分子动态行为的精准操控。上述成果包括纳米通道制造技术、流场流速测量方法、分子芯片集成、单分子操控等全链条系统性工作，有理论创新、技术革新、新现象发现、新机制揭示等。成果得到了同行的认可，被Chemical Reviews、Chemical Society Reviews等期刊引用，受邀撰写了专著章节；解决了纳米孔/纳米通道生物医学分子学研究面临的关键科学问题与技术难题，将引领相关领域的发展。 |
| 项目简介： | 
|
| 客观评价： | 
|
| 代表性论文专著目录： | 
|
| 主要完成人情况： | - 姓名：王凯歌
排名：1
行政职务：无
技术职称：研究员
工作单位：西北大学
完成项目时所在单位：西北大学
对本项目主要学术贡献：全面负责，包括项目统筹规划、人员组织、基金申报、方案制定、结果分析等。具体贡献：（1）国内率先利用FIB技术研制纳米孔/通道，集成分子芯片实验室，研究DNA穿越纳米通道特性，发展了一种范式研究方法；（2）提出并带领团队基于连续激光实现了尺寸<50nm的纳米柱、纳米孔道，突破了阿贝衍射极限的限制；（3）首次实验发现了DNA分子穿越微纳米通道时运动方向的反转、旋转现象，在单分子层面阐明了运动机制。（4）带领团队研建了一套具有超分辨成像、功能纳米结构制造、微纳流体流速测量的远场光学超分辨成像综合分析系统，空间分辨率<30nm。（5）代表性论文1、2、4、5和专著的撰写。（6）项目1-4申请与管理。
- 姓名：赵伟
排名：2
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：西北大学
完成项目时所在单位：西北大学
对本项目主要学术贡献：在本项目中主要承担项目申报、荧光漂白测速系统的研制、电动力流动的研究、研究论文的撰写修改与项目申请等工作，具体贡献：（1）荧光漂白测速系统的机理；（2）基于共聚焦显微镜、STED显微镜与宽场荧光显微镜的多种荧光漂白测速系统的光学系统和数据分析系统的开发；（3）直流电渗流的理论与实验研究，揭示宏观的牛顿流体在纳米尺度下表现出非牛顿特性；（4）交流电渗流及其非线性机制的理论研究，建立新的控制方程与无量纲控制参数，基于荧光漂白测速系统实验研究其转捩特性，测量了关键的临界控制参数及其规律；（5）代表性论文2-5的撰写修改；（6）代表性项目4、5的申请与管理。
- 姓名：张琛
排名：3
行政职务：无
技术职称：副研究员
工作单位：西北大学
完成项目时所在单位：西北大学
对本项目主要学术贡献：本项目中负责纳米孔阵列、DNA纳米通道的激光加工技术开发与实验研究，以及相关研究论文的撰写与修改等工作。具体贡献：（1）提出低成本的单光子激光加工纳米孔阵列技术；（2）提出低成本、高精度的纳米通道双光子加工新方法，以生物启发的三维梯度结构为核心，构建可控纳米限域实验平台，系统研究DNA在复杂几何中的熵弹性、耗散机制及EOF耦合效应，实现“制造–物理–生物”一体化，形成跨光学、力学、生物传感等多领域的研究范式；（3）代表性论文2、3、5的撰写与修改；（4）参与代表性项目1、4的申请书撰写。
- 姓名：王爽
排名：4
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：西北大学
完成项目时所在单位：西北大学
对本项目主要学术贡献：在本项目中承担单光子激光直写技术的、研究论文的修改与项目的申请与管理等工作，具体贡献：（1）单光子激光直写系统的光学系统设计；（2）纳米孔阵列的材料制备；（3）代表性论文2的撰写修改；（4）参与代表性项目1、4的申请书撰写与项目管理。
- 姓名：冯晓强
排名：5
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：西北大学
完成项目时所在单位：西北大学
对本项目主要学术贡献：在本项目中承担光学系统的控制系统的研制，具体贡献：（1）研制了荧光漂白测速系统的控制系统；（2）研制微通道中流体和单分子运动控制装置，以及包含精密脉冲开关、高精度电压源、数据采集单元的控制系统，保证课题组能对DNA分子穿越微纳米通道的机制进行深入全面的研究工作。
- 姓名：白晋涛
排名：6
行政职务：无
技术职称：教授
工作单位：西北大学
完成项目时所在单位：西北大学
对本项目主要学术贡献：在本项目中承担光学光路的设计、研究论文的修改等工作，具体贡献：（1）远场光学超分辨制造技术的光学系统设计；（2）单光子激光加工系统的设计，并利用该系统制备最小直径48 nm 的纳米结构；（3）参与代表性论文2、4、5的撰写修改。
|
| 主要完成单位： | - 单位名称：西北大学
单位贡献：西北大学作为本项目的第一完成单位，承担了以下工作：
（1）项目的申报工作；
（2）研制激光诱导荧光漂白测速仪、受激辐射损耗超分辨成像系统、单光子/双光子/超分辨激光制造系统等关键技术装备；
（3）微纳流控芯片的设计、制造与测试工作；
（4）利用光学仪器设备与微纳流控芯片等开展微纳米通道输运流体、操控DNA分子定向迁移，电渗流动力学、DNA动力学特性与机制的实验研究和理论分析等工作；
（5）线性/非线性电渗流的理论研究。
- 单位名称：深圳大学
单位贡献：深圳大学作为本项目的第二完成单位，主要承担和参与了以下工作：
利用聚焦离子束FIB技术研制纳米通道/纳米孔及其阵列结构，集成生物单分子芯片实验室，结合单分子荧光显微镜技术研究DNA分子穿越纳米通道的特性等工作；优化和固化了FIB制造纳米通道/纳米孔等功能结构的工艺流程。
|
| 完成人合作关系说明： | 完成人合作关系说明：1
|
