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随着计算机科学对人类生活的影响越来越深远,计算机逐渐发展成为社会生活中必不可少的一部分,随着时间的推移,人类生活所需要和产生的信息量也越来越大,随之而来的,便是对计算机存储以及运算速度的更高要求,使得现今计算机的发展不论从存储还是运算速度方面都达到了其物理极限,计算机的发展日趋捉襟见肘。因此,人们开始寻找新型的材料代替芯片来进行计算机的制造。早在1959年加州理工学院的美国物理年会上Feynman便提出了分子计算这一伟大的想法,终于在1994年,随着科学技术的发展,Adleman教授将DNA计算这一想法从理论变成了现实,开启了 DNA计算的新时代。DNA计算也凭借其并行性好、存储量大、运算速度快等特点一跃成为了计算机科学、生物科学、物理、化学、数学等学科领域的科学家们争相研究的宠儿。本文首先介绍了 DNA计算的研究背景及优势,并对DNA计算中使用到的实验技术如PCR、琼脂糖凝胶电泳、紫外分光光度法、聚丙烯酰胺凝胶电泳等实验操作进行了大致的介绍。最主要的是对DNA计算发展至今所使用的技术进行了归纳总结,并提出了两种逻辑计算模型,其中一个是利用化学发光共振能量转移来实现的,而另一个则是通过发夹DNA与纳米金颗粒实现的。本文的具体工作如下:(1)本文首先对DNA计算的发展、优点和应用前景进行了详细的介绍,并总结了国内外DNA计算的研究现状和成果,主要将DNA计算的应用前景和发展潜力呈现出来,不仅使人们对DNA计算的原理有大致的了解,也能使人们了解到DNA计算的发展潜能是无限的。(2)本文接着简单地介绍了在各种DNA计算模型中应用到的实验技术,包括求解NP问题的DNA计算模型中用到的PCR,构建逻辑门的DNA计算模型中运用到的琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳等实验技术,一来是让人们对这些实验技术的原理和用途有所了解,二来也是为了文章后面所构建的DNA逻辑门计算模型做一个简单的铺垫。(3)在本文的第三章,主要对目前DNA计算中所用到的技术如核酶、链置换、介孔二氧化硅、纳米金颗粒等做了详细的归纳和总结,为DNA计算未来的研究以及DNA计算模型往普遍适用性等方面更好地发展提供了些许的帮助,同时,也为DNA计算将来往医学、密码学等领域的发展提供了研究依据。(4)本文在第四章利用了量子点以及血红素/G-四链体相互靠近能够通过催化过氧化氢(H2O2)分解使2,2’-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)ABTS2-转变为有颜色的ABTS-,从而发生化学发光共振能量转移这一原理,构建了 AND、OR、YES、NOT以及XOR这五种最基本的逻辑门模型,这是首次利用化学发光共振能量转移这一特点构建的DNA逻辑计算模型,该计算模型具有灵敏度高、操作简单便捷、检测方便等特点,为未来DNA计算逻辑门的构建以及其他计算模型的构建提供了很好的帮助。(5)本文在第五章利用发夹DNA和纳米金颗粒分别构建了双输入和三输入的AND逻辑门,这两个模型都是利用DNA链之间的链置换反应、碱基互补配对原则来实现的。该模型具有以下优点:第一,该模型已经得到了实验的验证,实现了从理论到现实的飞跃,不仅从琼脂糖凝胶电泳中能得到准确的计算结果,同时也可以从透射电子显微镜的拍摄中得到验证,保证了该模型的准确性和可实现性;第二,该逻辑门计算模型的计算结果明确,检测方法也简单方便,且反应所用的时间较短;第三,该逻辑门计算模型所用材料简单丰富,为将来进一步研究DNA计算模型奠定了基础,具有较强的指导意义和应用价值。