基于 Landauer-Buttiker 形式体系的 DNA 电导统一模型
生物物理
2013-02-06 v1 介观与纳米尺度物理
生物大分子
摘要
在本工作中，我们对电导测量实验 [A. K. Mahapatro, K. J. Jeong, G. U. Lee, and D. B. Janes, Nanotechnology 18, 195202 (2007)] 中使用的四种不同 DNA 链的零偏压电导进行了建模。我们的方法包含三个要素：(i) DNA 的第一性原理计算，(ii) 用于输运计算的格林函数方法，以及 (iii) 使用两个参数来确定退相干率。我们首先研究了骨架的作用。我们发现，尽管两种情况下的透射整体形状保持相似，但骨架通过与碱基相互作用，可以在某些能量点显著改变相干透射。更重要的是，我们发现相干电导远远小于实验测量值。我们考虑了各种不同实验条件下的 DNA 链，并表明即使在最理想的情况下，计算出的相干电导也远小于实验电导。为了理解其中的原因，我们仔细考察了退相干效应。通过引入退相干，我们表明我们的模型可以在定性和定量上合理解释这四条链的测量电导。我们发现，退相干对 G:C 碱基对的影响对于与实验达成一致至关重要。然而，仅考虑 G:C 碱基对的退相干并不能解释含有多个 A:T 碱基对的链中的实验电导。包含 A:T 碱基对的退相干也是必不可少的。通过拟合四种不同 DNA 分子电导的实验趋势和量级，我们首次估算出 G:C 碱基对的退相干率为 6 meV，A:T 碱基对的退相干率为 1.5 meV。
引用
@article{arxiv.1302.1181,
title = {Unified model for conductance through DNA with the Landauer-Buttiker formalism},
author = {Jianqing Qi and Neranjan Edirisinghe and M. Golam Rabbani and M. P. Anantram},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.1181},
year = {2013}
}
备注
12 pages, 9 figures