DNA双链分子结构的热性质及信号传输研究

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DNA(脱氧核糖核酸)分子是几乎所有生物的遗传信息的载体,同时也是自然界中低维晶格体系中的一种。其双螺旋结构在转录、复制、翻译过程中处于不断的动态变化过程中。为了更好地理解DNA分子结构与功能的关系,同时也为了探索低维晶格体系的热学性质,有必要对DNA分子的热学性质进行研究。  本文通过非平衡分子动力学(NEMD)的方法对基于PBD模型的三维DNA分子模型进行了数值模拟,得到了一些关于DNA分子的热力学性质的结论。  首先分析了不同的稳态温度下DNA分子链上的热传导现象。结果表明,当达到一定温度时,氢键打开,DNA分子发生热变性。  其次,分析了不同振幅和频率的外加周期力信号在DNA分子链上的传输特性。结果表明:高频振动的周期力信号不容易在DNA分子链上传播,而低频振动的周期力信号容易在DNA分子链上传播。  最后,本文利用傅里叶变换分析了DNA分子链在热传导过程中的声子谱性质,说明高频声子对DNA分子链的热导率有重要贡献。
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