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单指数电流随距离衰减特性:厚度为16 nm的拟光曲率蛋白薄膜

生物物理 2025-08-05 v1 材料科学 软凝聚态物质 化学物理

摘要

天然蛋白在干燥状态下能够沿长距离导电的显著能力尽管受到深入研究,仍然鲜为人知。在某些情况下,弱指数衰减(如非共振隧穿传输中所见)可延伸至超过10 nm的厚度。本报告研究了拟光曲率蛋白(bR)自组装多层薄膜中的这种电荷传输特性。制备了厚度为7.5 nm至15.5 nm的bR薄膜,其覆盖在电性钛氮(TiN)基底上,使用氨基己基磷酸和聚丙烯甲基共聚物静电连接剂。通过锥形电液金属(EGaIn)顶电极,在零偏压下测得bR层厚度呈单指数导电衰减,其衰减系数为小值β0.8 nm1\beta \approx 0.8 \space {\rm nm}^{-1}。利用蒸发沉积的Ti/Au顶电极进行变温测量,拟合隧穿、隧道和载流子级联传输模型后,得到约100 meV的有效势垒。所观察到的温度依赖性归因于蛋白-电极界面。电流密度的传输长度和温度依赖性与蛋白-蛋白及蛋白-电极界面间的隧穿传输相符。重要的是,我们的结果需要新的理论方法来阐明拟光曲率蛋白内部异常高效、长程电子传输的微观机制。

关键词

引用

@article{arxiv.2408.09289,
  title  = {Mono-exponential Current Attenuation with Distance across 16 nm Thick Bacteriorhodopsin Multilayers},
  author = {Domenikos Chryssikos and Jerry A. Fereiro and Jonathan Rojas and Sudipta Bera and Defne Tüzün and Evanthia Kounoupioti and Rui N. Pereira and Christian Pfeiffer and Ali Khoshouei and Hendrik Dietz and Mordechai Sheves and David Cahen and Marc Tornow},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2408.09289},
  year   = {2025}
}