基于非Condon近似的离子-配体复合物振动辅助电子转移量子动力学
量子物理
2026-04-28 v2
摘要
我们利用SARS-CoV-2 Spike 蛋白与人类ACE2 受体结合形成的典型病毒结合复合物作为模型系统，研究了配体-受体电子转移和构象响应的量子动力学。将ACE2-Spike 界面视为嵌入生物环境中的开放量子系统，模拟振动相互作用和环境记忆如何重塑受体-配体动力学并调制振动辅助电子转移（VA-ET）。我们采用非马尔可夫斯 stochastic Schrodinger 方程（NMSSE）方法，模拟ACE2 中受体态与接受态之间的电子转移，由Spike蛋白的特定振动模式调制。详细分析了环境记忆（非马尔可夫动力学）和非Condon效应（振动调制的电子耦合）的影响。在马尔可夫极限下，若环境为欧米 bath，当时人口动力学简化为指数动力学，提取的转移速率与半经典Marcus-Jortner预测一致。超出马尔可夫、高温极限后，我们观察到明显偏离：非指数衰减、相干振荡特征以及对振动频率的增强灵敏度。将非对角系统-浴耦合纳入对角耦合，表明核运动可动态地为电子隧穿开关，从而锐化VA-ET机制的频率选择性。最后，一个结构化（亚欧米）环境谱密度，其持久的相关性（“记忆”）可在更长时间内保持电子-振动相干性，放大非Condon耦合下的振动选择性。我们的结果支持ACE2-Spike结合可能利用振动辅助和量子相干性作为分子识别机制的命题。
引用
@article{arxiv.2602.06469,
title = {Quantum Dynamics of Vibrationally-Assisted Electron Transfer beyond Condon approximation in the Ligand-Receptor Complex},
author = {Muhammad Waqas Haseeb and Mohamad Toutounji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.06469},
year = {2026}
}