多血红素蛋白生物电子结中超过三纳米的离共振相干电子输运
生物物理
2020-07-22 v1 计算物理
摘要
多血红素细胞色素（MHC）是细菌生物用来在细胞内和细胞间传递电子的迷人蛋白质。当置于固态电子结中时，它们在数纳米尺度上支持与温度无关的电流，相比尺寸相当的其他氧化还原蛋白高出三个数量级。为从微观层面理解其惊人的高电导率，我们在此给出此类首次的电流-电压计算，针对夹在两个 Au(111) 电极之间的 MHC，并辅以光发射谱实验。我们发现传导通过离共振相干隧穿进行，由大量在血红素与蛋白质残基上强离域的蛋白质价带轨道介导，有效地在两个电极间“门控”电流。这一图像与该蛋白质在水溶液中支持的占主导的电子跳跃机制截然不同。我们的结果表明，MHC 结中的电流输出在共振 regime 下可进一步提高，例如通过施加栅电压，使这些蛋白质对下一代生物纳米电子器件极为有趣。
引用
@article{arxiv.2007.10384,
title = {Off-resonant coherent electron transport over three nanometers in multi-heme protein bioelectronic junctions},
author = {Zdenek Futera and Ichiro Ide and Ben Kayser and Kavita Garg and Xiuyun Jiang and Jessica H. van Wonderen and Julea N. Butt and Hisao Ishii and Israel Pecht and Mordechai Sheves and David Cahen and Jochen Blumberger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.10384},
year = {2020}
}
备注
18 pages, 5 figures