从穷举模拟到DNA纳米电子学的关键原理
介观与纳米尺度物理
2020-12-04 v1 化学物理
摘要
电荷转移可沿双螺旋DNA发生，距离长达30纳米。然而，鉴于DNA中电荷载流子周围热环境的主动作用，驱动该转移过程的物理机制存在高度争议。此外，DNA作为纳米电子电路中导电材料的整体潜力也存疑。在此，我们通过一项穷举计算研究确定了DNA纳米电子学中的关键原理。双链DNA的电子结构用粗粒化模型描述。分子系统及其环境的动力学通过量子散射方法考虑，以模拟非相干、弹性与非弹性效应。通过分析所有含3至7个碱基对的 possible 序列，我们确定了DNA纳米电子学的基本原理：环境对DNA的电导至关重要，且大多数序列通过相干-非相干混合机制导电。同样，金属-分子耦合与门户态在输运行为中起重要作用。尽管此处分析的大多数序列被证明是相当差的导体，我们识别出特殊的DNA分子，并预测其在宽泛物理条件下是优异且稳健的电流导体。
引用
@article{arxiv.1712.08515,
title = {From exhaustive simulations to key principles in DNA nanoelectronics},
author = {Roman Korol and Dvira Segal},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.08515},
year = {2020}
}