基于 BC$_3$ 纳米间隙中电子传输实现快速 DNA 测序
应用物理
2020-04-24 v1 生物物理
摘要
近来，固态纳米孔纳米间隙在超快 DNA 测序中引起了大量关注。然而，要实现单核苷酸分辨率，减缓 DNA 易位过程仍存在挑战。一系列计算工具已被用于尝试研究若干模型系统中的 DNA 易位。寻找一种用于此类人类基因组测序的高效纳米电极，可能为预防保健提供全新的途径。在此，我们利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了基于碳化硼 BC 的纳米间隙装置用于 DNA 测序的性能。由于核苷酸取向和横向位置的变化，在不同外加偏置电压下电流变化显著，甚至可优于石墨烯。计算得到的 BC 电极相较于石墨烯电极更低的交互能表明，BC 是更好的 DNA 测序纳米电极。从我们的结果中，我们发现在 0.3 至 0.4 V 偏置区域可对全部四种核苷酸进行唯一识别。此外，四种核苷酸各自呈现出约一个量级的电流差异，使得唯一识别全部四种核苷酸成为可能。因此，我们相信基于 BC 的纳米电极可被用于开发实用的 DNA 测序纳米器件。
引用
@article{arxiv.2004.11130,
title = {Electronic Transport through DNA Nucleotides in a BC$_3$ Nanogap for Rapid DNA Sequencing},
author = {Rameshwar L. Kumawat and Priyanka Garg and Gargee Bhattacharyya and Biswarup Pathak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.11130},
year = {2020}
}