【摘 要】
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在生物物理研究中,DNA分子的导电性是最重要的问题之一,因为它在生物系统中发挥了重要的作用。并且,DNA的序列依赖性和自组装特性使得它可以作为分子电子学的结构单元,具有很大的应用前景。近年来,人们通过不同的测量方法,得到了DNA导电性的大量实验结果。然而,这些结果很有争议。实验结论几乎涵盖了所有的可能性,包括绝缘体,半导体,欧姆导体,甚至诱导超导体。理论方面,第一性原理计算是一种极好的工具,但是它
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在生物物理研究中,DNA分子的导电性是最重要的问题之一,因为它在生物系统中发挥了重要的作用。并且,DNA的序列依赖性和自组装特性使得它可以作为分子电子学的结构单元,具有很大的应用前景。近年来,人们通过不同的测量方法,得到了DNA导电性的大量实验结果。然而,这些结果很有争议。实验结论几乎涵盖了所有的可能性,包括绝缘体,半导体,欧姆导体,甚至诱导超导体。理论方面,第一性原理计算是一种极好的工具,但是它非常耗时。一维紧束缚模型是一种被广泛应用的半经验分析方法,人们通过调整经验参数能够进行各种模拟。但由于它把一个碱基对看作一个有效的基元,而未能体现出DNA的双链结构。考虑到DNA的软物质特性,我们认为双链紧束缚模型能更好的描述DNA的双链结构特征。本文基于迁移矩阵方法提出一种双链紧束缚模型。考虑基元间最近邻的链内和链间跃迁,我们计算了DNA的电荷迁移率随能量和链间跃迁积分的变化。并讨论了序列、链长、温度和链内迁移等因素对迁移率曲线的影响。我们发现:短周期性序列中,Poly（G）-（C）型、Poly（A）-（T）型和G（鸟嘌呤）、A（腺嘌呤）组合的DNA序列具有较好的连续性电荷隧穿,无周期性的生物序列DNA的电荷迁移较差;链长变化对短周期型DNA的迁移率无影响,而对于非周期的基因型DNA则影响很大,随着长度的增加,A、T、C、G碱基的无序性阻碍了电荷迁移,这与前人的结果相一致;低温时,由于能级简并的破坏,迁移率曲线有较多的迁移能态,当温度较高时,大量的迁移能态消失了;链内迁移并未降低迁移率,但随着链内跃迁积分的变小,迁移率分布区域的面积变小而形状不变,能级变得更密集。
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