Electric-field-enhanced high performance of monolayer polyaniline g-C
早期癌症诊断高度依赖对特异性生物标志物的识别。本研究采用第一性原理密度泛函理论（DFT）模拟，评估二维聚苯胺 g-C3N 单层检测肺癌呼气标志物丙烷和乙醛的能力。通过比较不同吸附位点与分子取向，确定能量最有利构型；计算吸附能表明两种标志物与 g-C3N 单层之间为非共价相互作用，吸附过程可逆，有利于传感器在实际应用中的长寿命。乙醛在...
Aluminum-derived nanotubes for lung cancer detection: a DFT inquisition.
肺癌是全球主要致死病因之一，每年约造成200万死亡和400万新发病例，因此开发快速、简便、无创的早期检测手段十分关键。本文基于气体传感技术思路，提出利用呼气中挥发性有机化合物（VOCs）生物标志物诊断肺癌，并通过密度泛函理论（DFT）研究乙醛（C2H4O）、苯胺（C6H7N）和异戊二烯（C5H8）在两种铝基纳米管——氮化铝纳米管（A...
Studying the electronic properties of SiO
本研究针对由二氧化硅（SiO2）、铅(II,IV)氧化物（Pb3O4）、三氧化二铋（Bi2O3）和氧化石墨烯（GO）组成的复合结构，利用密度泛函理论（DFT）在B3LYP泛函和SDD基组下，研究其在水相谷氨酸（Glu）生物传感应用中的电子性质与反应性。计算考察了Glu与复合结构在弱相互作用和复杂相互作用两种情形下的总偶极矩（TDM）...
Efficient detection of gastric cancer biomarkers on functionalized carbon nanoribbons using DFT analysis.
胃癌早期诊断对启动治疗、挽救生命至关重要。呼出气中挥发性有机化合物（VOCs）检测是一种无创、低成本的胃癌筛查策略。本研究旨在开发对胃癌相关VOCs（2-戊酮、丁酮、异戊二烯、甲基乙二醛、正癸醛、正戊醛和吡啶）具有高灵敏度和适当选择性的纳米生物传感器。作者采用含van der Waals校正的密度泛函理论，研究上述VOCs及干扰空气...
RuC nanosheet as a promising biosensing material for detecting the aromatic amino acids: a DFT study.
本文采用密度泛函理论（DFT）计算，评估二维过渡金属碳化物 RuC 纳米片作为芳香族氨基酸（AAA）生物传感材料的潜力。研究对象包括色氨酸（TRP）、组氨酸（HIS）、酪氨酸（TYR）和苯丙氨酸（PHE）。将 AAA 分子以垂直和水平构型置于 RuC 表面并进行几何弛豫，结果表明除 HIS 倾向垂直吸附外，其余 AAA 均倾向水平吸...
Possible bi-stable structures of pyrenebutanoic acid-linked protein molecules adsorbed on graphene: theoretical study.
本文从理论上分析通过1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯（PASE）连接基固定在石墨烯上的蛋白质分子可能呈现的多种构象。密度泛函理论计算表明，PASE在石墨烯上存在两种双稳态构象，二者之间的活化势垒来源于芘基团上的氢原子与烷基链上的氢原子之间的空间位阻效应。即使蛋白质通过脱水缩合连接到PASE形成PBA连接分子，只要由烷基链和芘基团构成的连接基局...
Ab initio investigation of functionalization of titanium carbide Ti
人体呼出气中的苯、环己烷、异戊二烯、环丙酮、丙醇和丁醛等挥发性有机化合物（VOCs）可作为肺癌生物标志物，低浓度检测有助于疾病早期诊断。本研究采用密度泛函理论（DFT）系统研究 Ti3C2Tx MXenes（Tx=O、F、S、OH）对上述六种 VOCs 的吸附与传感性能，并比较 O2、N2、CO2 和 H2O 等呼出气干扰分子。结果...
Exploring the potential of single-metals (Cu, Ni, Zn) decorated Al
本研究采用密度泛函理论（DFT）在 B3LYP-GD3BJ/def2tzvp 水平，系统考察铜（Cu）、镍（Ni）、锌（Zn）单金属掺杂铝氮化物（Al12N12）纳米笼对氟他胺（flutamide, FLU）抗癌药物的吸附与传感性能。计算得到 FLU@Cu–Al12N12、FLU@Ni–Al12N12 和 FLU@Zn–Al12N1...
Carbon nanotubes and nanobelts as potential materials for biosensor.
本研究采用从头算量子力学方法，系统考察单壁碳纳米管（SWCNTs）和碳纳米带（CNB）对 SARS-CoV-2 刺突糖蛋白 N-连接与 O-连接糖链的电子响应。研究选取锯齿、扶手椅和手性三组碳纳米管，分析碳纳米管手性对碳纳米材料与糖蛋白相互作用的影响。结果表明，金属性碳纳米管对糖链存在几乎无响应，而手性半导体碳纳米管在糖链存在时，其...
First-Principles Insight into a B
基于纳米材料的室温气体传感器可作为呼气分析筛查多种疾病的工具。本研究采用密度泛函理论，以稳定平面结构的碳化硼（B4C3）单层为基底，分析人呼气中挥发性有机化合物（VOCs）甲醛（H2CO）、甲醇（CH3OH）、丙酮（C3H6O）和甲苯（C7H8），以及干扰气体二氧化碳（CO2）和水（H2O）在其表面的吸附行为。计算了吸附能、电荷密度...
A Peculiar Binding Characterization of DNA (RNA) Nucleobases at MoOS-Based Janus Biosensor: Dissimilar Facets Role on Selectivity and Sensitivity.
本文采用严格的第一性原理计算，系统探索 Janus MoOS 单层在氧端和硫端对 DNA/RNA 碱基分子的传感可能性。不同碱基与 Janus MoOS 表面的相互作用能差异表明该单层可用于 DNA 测序。DNA/RNA 碱基与氧侧、硫侧的放热相互作用能分别约为 0.61–0.91 eV 和 0.63–0.88 eV，结合距离表明碱...
Catechol sensor based on pristine and transition metal embedded holey graphyne: a first-principles density functional theory study.
为开发高灵敏、高选择性生物传感器以检测环境中的有害生物分子，作者采用第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了儿茶酚（catechol, Cc）在原始及过渡金属（Sc、Cu、Pd）嵌入二维孔状石墨炔（holey graphyne, hGY）单层上的吸附行为。Cc 与原始 hGY 的相互作用较弱，传感器件响应难以检测，因此采用过渡金属掺杂...
Green Phosphorene as a Promising Biosensor for Detection of Furan and p-Xylene as Biomarkers of Disease: A DFT Study.
本研究以绿色磷烯（GP）单层作为电子传感元件，用于检测人尿液中前列腺癌生物标志物。作者采用密度泛函理论（DFT）计算，系统考察了呋喃、对二甲苯（C8H10）和水分子在原始GP以及S掺杂、Si掺杂GP表面的吸附行为。结果表明，S掺杂和Si掺杂GP上呋喃与对二甲苯仅发生物理吸附，吸附能较小且电荷转移可忽略；而原始GP上二者发生化学吸附，...
Role of water coordination at zinc binding site and its catalytic pathway of dizinc creatininase: insights from quantum cluster approach.
肌酐酶（肌酐酰胺水解酶，EC 3.5.2.10）是哺乳动物肌酐代谢通路中的关键酶，具有诊断应用潜力，可催化肌酐与肌酸之间的可逆转化。本文采用密度泛函理论（DFT）结合量子簇方法研究其反应机制，考察了 His178 或 Zn1 配位水分子 Wat2 或两者共同协助质子转移的三条反应路径。计算表明，取决于 Wat2 在 Zn1 的配位模...
DFT analysis of valproic acid adsorption onto Al
本文采用密度泛函理论（DFT）在 B3LYP/6-311G* 水平研究丙戊酸（valproic acid, VLA）在 Al12N12、Al12P12、B12N12 和 B12P12 富勒烯样纳米笼表面的吸附行为，并用 CPCM 模型考察水溶剂效应。计算表明，VLA 主要通过羧基与纳米笼表面发生化学吸附，吸附能分别为 -144.14...
Molecular Modelling of Optical Biosensor Phosphorene-Thioguanine for Optimal Drug Delivery in Leukemia Treatment.
硫鸟嘌呤是一种用于治疗白血病的抗癌药物，但其水溶性弱、生物相容性低，限制了临床应用。本文采用密度泛函理论（DFT）模拟研究磷烯作为纳米载体负载硫鸟嘌呤的可行性。计算得到硫鸟嘌呤在磷烯表面的三种稳定吸附构型，吸附能范围为−76.99至−38.69 kJ/mol，表明药物以物理吸附方式结合于磷烯表面。磷烯、硫鸟嘌呤及磷烯–硫鸟嘌呤复合物...
d-Glucose Adsorption on the TiO
二氧化钛（TiO2）因催化与传感应用受到广泛关注，其纳米颗粒可用于葡萄糖转化，且生物相容性支持葡萄糖生物传感器件开发。高效选择性传感器和催化剂的关键在于分析物与传感/催化表面的相互作用及结合模式，包括分子识别事件及其对纳米颗粒电子结构的影响。本文结合周期边界条件（PBC）与团簇方法（CA）两种第一性原理方法，直接比较二者在 D-葡萄...
Defective GaAs nanoribbon-based biosensor for lung cancer biomarkers: a DFT study.
本文采用基于密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）的第一性原理方法，研究本征及单空位缺陷砷化镓（GaAs）纳米带对肺癌呼气生物标志物挥发性有机化合物（VOCs）的传感性能。目标分析物为苯胺（aniline, C6H7N）、异戊二烯（isoprene, C5H8）和邻甲苯胺（o-toluidine, C7H9N）。计算表明...
Epigenetically modified nucleobases (5hmc, 5fc, and 5caC) interaction with boron and nitrogen doped porous graphene (B/N-pGr) as promising materials for biosensing application: A density functional theory calculations.
本研究采用密度泛函理论（DFT）探索多孔石墨烯（pGr）、硼掺杂多孔石墨烯（B-pGr）和氮掺杂多孔石墨烯（N-pGr）作为生物传感器器件，用于癌症治疗中表观遗传修饰核苷碱基（MBs）的识别。几何、能量和电子性质计算表明，B-pGr反应性最高，对MBs的吸附能力强于pGr和N-pGr，原因是硼原子具有空p轨道，易与修饰碱基中氮、氧原...
Quantum Simulation of the Silicene and Germanene for Sensing and Sequencing of DNA/RNA Nucleobases.
过去十年，二维材料因高比表面积等优异性质成为生物分子传感候选材料。硅烯和锗烯分别是硅和锗的单层蜂窝结构。本文利用含范德华修正的密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）方法，研究 DNA/RNA 碱基与硅烯、锗烯单层的相互作用，并评估其作为 DNA/RNA 碱基测序生物传感器的可行性。研究考察鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、腺嘌...