基于纳米孔的分析技术能够用于生物化学方面的分析检测领域,例如DNA分子测序、蛋白质检测等,而纳米孔测序也被认为是最新一代的测序技术,具有不破坏原始DNA的优点。本文以阐明纳米孔检测技术中颗粒输运机理为目标,采用拉格朗日-欧拉法对纳米孔中圆形刚体颗粒、圆柱形刚体颗粒、超弹性圆形颗粒的输运机理进行了研究。具体工作和成果如下:(1)构建了圆形刚体颗粒穿过纳米孔的输运模型,运用有限元技术对颗粒输运过程进行分析。研究了颗粒穿过纳米孔时的电场、流场、浓度场分布,以及不同参数对圆形刚体颗粒穿过纳米孔的输运速度及离子电流的影响,揭示了圆形刚体颗粒穿过纳米孔输运规律。研究发现:适当提高外加电场强度、减小纳米腔中溶液的初始离子浓度,并且对纳米孔表面进行处理,使其与颗粒电性相同是增加离子电流变化的有效手段。(2)建立了圆柱形刚体颗粒穿过纳米孔的输运模型,并运用有限元技术对其进行分析,研究了颗粒穿过纳米孔时的电场、流场、浓度场分布,以及不同参数对颗粒穿过纳米孔的输运速度及离子电流的影响,阐述了圆柱形刚体颗粒穿过纳米孔的输运机理。研究发现:在较高电场强度下,适当的纳米腔溶液初始离子浓度,以及控制纳米孔表面电性与颗粒相同,同时尽量使颗粒的初始偏角相对大一些,可以有效增加穿过纳米孔的离子电流变化。(3)基于不可压缩Neo-Hookean超弹性模型,研究了颗粒穿过纳米孔时的电场、流场、浓度场分布,以及不同参数对超弹性圆形颗粒穿过纳米孔的变形过程、输运速度及离子电流的影响,阐述了超弹性圆形颗粒穿过纳米孔的输运机理。研究发现:过高的溶液离子浓度不利于超弹性颗粒的检测,控制纳米孔表面电性与颗粒相反,可以在不改变穿过纳米孔离子电流的前提下减小颗粒的输运速度。本文建立的模型和得出的结论,对进一步理解颗粒在纳米孔中输运的研究提供帮助,为DNA分子穿过纳米孔的输运及电流检测奠定理论基础。