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，建立无标记生物检测中基因芯片纳米力学行为多尺度模拟模型，以确立DNA分子结构特征、溶液离子浓度等因素与基因芯片纳米力学行为之间的关系。 在忽略基因芯片DNA层结构变形的情况下，将DNA层的某些作用简化为DNA种植或杂交引起的当量机械弯矩作用。首先，利用连续介质力学Euler梁的平截面假定，在当量机械弯矩和热载荷作用下，建立基因芯片纳米力学行为的连续介质力学层合梁模型。其次，在仅考虑热载的情况下，以形心轴轴向正应变和中性轴的曲率半径为未知数，推导厚基薄膜多层结构应力的解析公式。最后，分别采用线性和均匀温度场模拟DNA杂交时基因芯片瞬态和稳态的温度分布，解释Fritz实验中发现的双金属效应。 在考虑DNA层结构的变形和DNA分子极性基团的应变造成的压电效应的情况下，将DNA层视为压电材料，认为DNA的种植或杂交引起基因芯片的弯曲行为主要是由DNA层压电效应所致。首先，采用宏观连续介质力学方法，建立含压电生物层基因芯片的层合梁模型；其次，在纳观尺度下，将生物高分子毛刷结构视为压电聚合物，利用统计力学方法，采用聚合电解质溶液理论中的线性Poisson-Boltzmann方程，建立DNA分子结构特征、溶液离子浓度等因素与DNA层宏观电势之间的关系；最后，结合宏观与微观模型，建立DNA分子结构特征等纳观因素与基因芯片纳米级挠度之间的关系。数值结果表明，DNA层压电常数的正负可能决定了单链DNA表面种植时基因芯片的上翘和下弯；DNA杂交时基因芯片的挠度与目标分子的片断数基本成正比。