基于 Liouville 量子主方程的生物电导计算

近期实验揭示单个蛋白质可以表现出高电导率，该电导率在低温下保持有限、随距离缓慢衰减，并展现出丰富的空间结构，包含高导电区和强绝缘区。在此，我们提出一种新公式，将模拟纳米尺度器件中量子输运的 Liouville 主方程的密度矩阵与分子层面电子电导的现象学模型相结合，能够解释蛋白质中电导率的距离和温度依赖性。我们在实验中高导电性的胞外细胞色素纳米线上验证了该方法的有效性，通过计算和可视化其电子布线来展示我们的新方法。鉴于蛋白质和蛋白质纳米线在能量生产和传感等多样化应用中的巨大潜力，我们的计算技术可以加速纳米生物电子器件的设计。