评估石墨烯纳米孔进行测序DNA。
使用全原子分子动力学和原子分辨率的布朗动力学，我们模拟了单链DNA通过石墨烯纳米孔的易位，并表征了由DNA核苷酸产生的离子电流阻滞。我们发现，单个DNA链通过石墨烯纳米孔的运输可能会在单核苷酸步骤中发生。对于某些孔的几何形状，与石墨烯膜的疏水相互作用导致纳米孔中核苷酸的构象波动显着减少。此外，我们表明，不同DNA核苷酸产生的离子电流阻塞通常表示核苷酸类型，但对纳米孔中核苷酸的方向非常敏感。综上所述，我们的模拟表明，鉴于可以通过纳米孔表面的精确工程来控制纳米孔中DNA核苷酸的构象来控制DNA的链DNA通过测量石墨烯纳米孔中的离子电流阻塞的链测序。
单链DNA（ssDNA）分子的侧面和自上而下的视图，通过三层独立的石墨烯纳米孔转移。在模拟的前25 ns中，ssDNA碱基在石墨烯上。吸附可能是疏水作用，因为DNA碱基和石墨烯之间排除了水。500 mV的跨膜偏置通过纳米孔驱动ssDNA。
（A-C）1、2和3层石墨烯纳米孔内的DNA（黄色和红色）的快照。我们发现，poly（dt）20在3层石墨烯（D，黑色）的纳米孔中易位，而不是1和2层（绿色，红色）。poly（da）20，poly（dc）20和poly（dg）20的均殖民者也通过三层孔（E-G）易位，尽管与poly（dt）20相比，时间尺度较长。
上面的电影显示了单链DNA分子的自上而下（左）和侧视图（右），显示为交替的蓝色和橙色核苷酸，在三层石墨烯膜中移动穿过纳米孔。疏水粘附在石墨烯膜顶部的碱会被500MV的跨膜偏置驱动到纳米孔中。将孔位移到孔的另一侧，并迅速读取在石墨烯膜的底部。总体易位过程以逐步的方式发生，如右图所示。
离子电流的变化提供了一种简单的方法，可以实时“读取”纳米孔内部的DNA碱基。在这里，我们使用布朗动力学模拟在尼诺波尔内部以±0.2 V跨膜偏置的形式计算每个碱基的离子电流（a，c）。取向（A，C）被视为MD模拟中最可能的核苷酸方向。在方向1（a，b）中，可以在-0.2 V偏置下区分胞嘧啶和甲基化的胞嘧啶。在方向2（c）中，胸腺胺可以从其他核苷酸识别为正偏和负偏见。