具有界面的DNA模型中的呼吸子俘获与呼吸子透射

我们研究了移动离散呼吸子在具有界面的分段DNA分子中的动力学。这是一个DNA链,其中所有碱基对都是相同的,并且存在一个界面,使得两侧的碱基对偶极矩方向相反。Peyrard--Bishop模型的哈密顿量增加了一项,包括碱基对之间的偶极-偶极耦合。数值模拟显示了两种动力学机制的存在。如果朝向界面发射的移动呼吸子的平动动能低于临界值,它将被俘获在界面周围的区域中,收集振动能量。当能量大于临界值时,呼吸子被透射并继续沿双链以较低速度传播。反射现象从未发生。当单个偶极子与其他偶极子方向相反时,也进行了同样的研究。当移动呼吸子与单个反向偶极子碰撞时,出现相同的效应。这些结果强调了这种简单类型的局部不均匀性的重要性,因为它创造了一种能量俘获机制。最后,模拟表明,在有利条件下,多个发射的移动呼吸子可以连续地被俘获在界面区域,产生振动能量的积累。此外,一个额外的碰撞移动呼吸子可以产生能量饱和,并且一个携带所有积累能量的移动呼吸子被透射到链中。