本文利用统计力学、聚合物化学、连续介质力学等建模方法和计算技术，建立模拟无标记生物检测中基因芯片纳米力学行为的能量模型，以确立DNA分子结构特征、缓冲盐溶液浓度等因素与基因芯片纳米力学行为之间的关系。根据基因芯片的变形和结构特征，采用层合梁两变量新模型，建立基因芯片的四层梁模型，并数值预测基因芯片的纳米挠度响应. 针对双链DNA(dsDNA)系统，在Strey经验势的基础上，首先，将dsDNA芯片视为四层悬臂梁结构，建立了分析基因芯片纳米力学行为的能量模型；其次，利用能量最小原理，计算了基因芯片的纳米挠度，并和Wu的实验数据进行了比较，数值预测结果与实验数据吻合良好；最后，研究了DNA封装和制造过程中链间距随机性分布和弹性模量随机性因素对基因芯片纳米挠度响应的影响。四层梁模型和两层梁模型的比较表明，在分析基因芯片纳米力学行为时，不应忽略金层和铬层对基因芯片挠度响应的影响。 针对单链DNA(ssDNA)系统，借助尺度法，考虑软体聚合物的构型熵和非静电作用、渗透能、静电排斥能等因素，建立了封装时弱相ssDNA芯片的能量模型，预测封装时基因芯片的纳米力学行为，并分析封装密度和DNA链长等因素对基因芯片封装挠度的影响。首先，将基因芯片的生物层视为一个聚合物毛刷结构，采用Daoud-Cotton模型，分析了弱相ssDNA系统构型熵和非静电作用产生的能量以及对芯片挠度的影响。其次，采用聚电解质溶液理论中反离子的Poisson-Boltzmann分布假设，分析了溶液中反离子进入DNA毛刷结构而产生的渗透压对芯片挠度的影响。最后，采用Daoud-Cotton模型和Hagan静电势，并利用元胞法，分析了溶液离子附着在DNA链上引起的DNA链间静电排斥作用对芯片挠度的影响。数值结果表明，弱相ssDNA系统中，渗透压对基因芯片纳米挠度的影响要远远大于其它两种因素的作用，其中静电作用对基因芯片挠度的影响最小。