DNA-Au (111) 相互作用及面向 DNA 基电子器件的横向电荷输运性质
材料科学
2023-07-05 v1
摘要
DNA 的电荷转移与自组装特性在过去二十年中已成为分子电子学的标志。基于 DNA 的纳米电子学应用与器件需要一种利用 DNA 纳米结构实现具有可编程特性的快速高效电荷转移机制。将 DNA 与无机基底集成的能力在此过程中至关重要。此类集成可能影响 DNA 的构象，从而改变电荷输运性质。因此，我们结合分子动力学模拟、第一性原理计算与格林函数方法，探究了 Au (111) 基底对 DNA 构象的影响并分析其对电荷输运的作用。我们的结果表明，DNA 序列决定其在金基底上的分子构象，对调控电荷输运性质至关重要。我们证明 DNA 可在金基底上波动，随时间采样多种不同构象。这些不同构象间的分子轨道能级、空间位置以及 DNA/Au 接触原子均可能存在差异。依序列不同，在前十种构象间 HOMO 处的电荷透射率最大相差 60 倍。我们证明核苷酸碱基的相对位置对确定构象及轨道间耦合具有关键作用。我们预期这些结果可推广至其他无机表面，并为理解面向未来 DNA 基电子器件的 DNA-无机界面相互作用铺平道路。
引用
@article{arxiv.2305.00919,
title = {DNA-Au (111) Interactions and Transverse Charge Transport Properties for DNA-Based Electronic Devices},
author = {Busra Demir and Hashem Mohammad and M. P. Anantram and Ersin Emre Oren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.00919},
year = {2023}
}
备注
Main manuscript: 8 pages, 4 figures Supplementary Information: 13 pages, 9 figures