基于密度泛函理论计算评估磷烯用于电子 DNA 测序的可行性
介观与纳米尺度物理
2022-01-05 v1
摘要
使用石墨烯等二维（2D）材料的电子 DNA 测序近来已成为下一代 DNA 测序技术。由于其商业可得性以及卓越的物理与导电性质，石墨烯已被多个理论与实验团队广泛研究用于 DNA 测序。尽管取得进展，使用石墨烯测序仍是一大挑战。这源于石墨烯的疏水性，其导致 DNA 碱基通过强 π-π 相互作用黏附于其表面，降低易位速度并增加错误率。为规避此挑战，科学界已将注意力转向石墨烯之外的其他 2D 材料。其中一种材料是磷烯。在本文中，我们使用密度泛函理论（DFT）进行第一性原理计算研究，依据纳米孔与纳米带两种检测原理评估磷烯区分单个 DNA 碱基的能力。我们观察到 DNA 碱基在磷烯中的结合能低于石墨烯。与 DNA 碱基相互作用引起的能隙调制在磷烯中远比在石墨烯中显著。我们的研究表明磷烯优于石墨烯，因此是电子 DNA 测序中有前景的替代材料。
引用
@article{arxiv.2201.01242,
title = {Evaluation of the Feasibility of Phosphorene for Electronic DNA Sequencing Using Density Functional Theory Calculations},
author = {Matthew B. Henry and Mukesh Tumbapo and Kolby Wilson and Benjamin O. Tayo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.01242},
year = {2022}
}
备注
6 pages, 2 figures, 2 tables