局部加热固态纳米孔中单链DNA的拉伸和受控运动
固态纳米孔在DNA检测和测序中的实际应用需要精确控制DNA通过纳米孔的电泳运动。控制单链DNA的运动提出了一个特殊的挑战，部分原因是DNA链在纳米孔中可以采用的众多构象。通过连续性，粗粒和原子建模，我们证明了纳米孔体积的局部加热可用于改变电泳迁移率和单链DNA的构象。在考虑的纳米孔系统中，纳米孔附近的温度通过纳米大小的加热器元件进行调节，该元件可以辐射开关和关闭。温度的局部增强会产生局部局限于纳米孔内的DNA片段的大量拉伸。这种拉伸是可逆的，因此DNA的构象可以在紧凑型（局部加热均已关闭）和扩展（局部加热状态）之间切换。发现作用在纳米孔附近的单链DNA上的有效嗜热力足够大（4-8 pn），以影响DNA构象中的这种变化。观察到纳米孔体积的局部加热可促进跨膜偏置的DNA链的单文件易位，低至10 mV，这为使用固态纳米孔检测和测序DNA开辟了新的途径。
在局部加热的SI3N4纳米孔中解开单链DNA。Si3n4膜以灰色显示；DNA分子以球和棍棒表示显示，并有色以反映其核苷酸序列（蓝色腺嘌呤，黄色胞嘧啶，红胸腺嘧啶和绿色鸟嘌呤）。膜的加热区域（以红色显示）保持在ΔT= 100 k的比环境温度高100 k，从而产生70 K的纳米孔体积的温度升高。动画显示了20 ns的全元素MD模拟。
放松模拟后，单链DNA分子的松弛。在此模拟中，关闭加热源。Si3n4膜以灰色显示；DNA分子以球和棍棒表示显示，并有色以反映其核苷酸序列（蓝色腺嘌呤，黄色胞嘧啶，红胸腺嘧啶和绿色鸟嘌呤）。该动画涵盖了200 ns全原子MD模拟。
在局部加热的纳米孔系统中，对250个核苷酸ssDNA片段的粗粒细粒MD模拟。局部加热器元件温度设置为比室温高100 k。纳米孔体积中溶剂的温度比室温高约70 k。DNA链的一端被限制为留在纳米孔的中心，约束的力报告了链的有效力。该膜以灰色显示，DNA分子以蓝色和白色球为主链和碱珠，相应地显示为束缚，而受约束的骨干原子显示为红色球体。动画涵盖了1.27μs的CG MD模拟，对应于〜12.7μs的物理时间。
在局部加热的纳米孔系统中，对250个核苷酸ssDNA片段的粗粒细粒MD模拟。在此模拟中没有加热。DNA链的一端被限制在纳米孔的中心，约束的力报告了链上的有效力。该膜以灰色显示，DNA分子通过蓝色球和底链珠的蓝色球体和白色球体显示，相应地显示出约束的骨干原子作为红色球体。动画涵盖1.0μsCGMD模拟，对应于〜10μs的物理时间。
