CPA-DA: Hierarchical Design Tools for Bio-NEMS
CPA-DA:Bio-NEMS 的分层设计工具
基本信息
- 批准号:0810294
- 负责人:
- 金额:$ 30万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2008
- 资助国家:美国
- 起止时间:2008-08-15 至 2012-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Proposal Number: 0810294Title: CPA-DA: Hierarchical Design Tools for Bio-NEMSPrincipal Investigator: N. R. Aluru Institution: University of Illinois at Urbana-ChampaignAbstractPolymers are attractive materials for nanoelectromechanical (NEMS) as they can respond to various stimuli such as pH, salt concentration, electric field, etc. Polymers are easy to manufacture, cheap, disposable, biocompatible, low-power actuators and exhibit attractive sensitivity and selectivity properties. Polymer-based NEMS find applications in sensing cells, proteins, DNA and biomolecules, and as key components in microfluidic networks with applications in chemical and biological analysis. Polymer-based bio-NEMS devices when combined with microfluidics, MEMS, and control electronics can enable significant advances in the design and development of integrated systems. The objective of this proposal is to develop hierarchical design tools to enable rapid design and development of bio-NEMS. The proposed research focuses on performing quantum-mechanical studies to understand the electrostatic behavior of polymers, atomistic simulations to understand diffusion in polymers and to extract stress-strain relations characterizing the constitutive behavior of the biomaterials, continuum calculations based on coupled chemical, electrical, and mechanical theories to understand the macroscopic response, and extracting compact models for bio-NEMS devices from detailed and extensive continuum simulations. The research proposed here is multidisciplinary and some of the applications that could benefit from this research are nanoscale sensing and actuation, DNA purification, chemical and biological processing, etc. This project will result in the education of graduate students in the highly interdisciplinary area of bio-NEMS. Students working on this project will be trained in quantum, atomistic and continuum simulation methods, physics of polymers, system-level modeling and design of large scale integrated bio-NEMS systems. The results from this project will be presented in archival journals and conferences around the world. In addition, the results from this project will be integrated into an existing course on modeling and simulation of MEMS and summer schools offered at UIUC.
提案编号:0810294标题:CPA-DA:生物NEMS的分层设计工具主要研究员:N.R.Aluru机构:伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校摘要聚合物是纳米机电(NEMS)有吸引力的材料,因为它们可以响应各种刺激,例如pH值、盐浓度、电场等。聚合物易于制造、价格便宜、 一次性、生物相容性、低功率执行器,并表现出有吸引力的灵敏度和选择性特性。基于聚合物的 NEMS 可应用于传感细胞、蛋白质、DNA 和生物分子,并作为微流体网络的关键组件应用于化学和生物分析。基于聚合物的生物 NEMS 器件与微流体、MEMS 和控制电子器件相结合,可以在集成系统的设计和开发方面取得重大进展。该提案的目标是开发分层设计工具,以实现生物 NEMS 的快速设计和开发。拟议的研究重点是进行量子力学研究以了解聚合物的静电行为,原子模拟以了解聚合物中的扩散并提取表征生物材料本构行为的应力-应变关系,基于耦合化学、电学和机械理论的连续体计算以了解宏观响应,以及从详细和广泛的连续体中提取生物NEMS设备的紧凑模型 模拟。这里提出的研究是多学科的,可以从这项研究中受益的一些应用是纳米级传感和驱动、DNA纯化、化学和生物处理等。该项目将在生物NEMS的高度跨学科领域对研究生进行教育。从事该项目的学生将接受量子、原子和连续模拟方法、聚合物物理学、系统级建模和大规模集成生物 NEMS 系统设计的培训。该项目的结果将在世界各地的档案期刊和会议上发表。此外,该项目的结果将被整合到 UIUC 现有的 MEMS 建模和仿真课程以及暑期学校中。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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