ترابرد الكتروني در پيوندگاه بر پايه مولكول dsDNA: يك مدل فيبوناچي

Electronic transport through dsDNA based junction: a Fibonacci model

در اين مقاله خواص ترابرد الكترونی از طريق مولكول DNA بر پايه يك رشته شبه تناوبی از نئوكلوتيدهای آن به‌صورت عددی بررسی می-شود. با استفاده از يك روش تابع گرين تعميم يافته، رسانش الكترونی مولكول DNA به‌صورت رشته poly(GACT)-poly(CTGA) در ساختاری به‌صورت مدل فلز / DNA / فلز مطالعه می‌شود. با استفاده از يك طرح بازبهنجارش، هاميلتونی دو رشته مولكول DNA ( dsDNA ) را به يك هاميلتونی مؤثر متناظر با يك زنجير يك بعدی تبديل می‌كنيم كه در آن انرژی‌های جايگاهی به‌صورت يك شبكه شبه تناوبی متناظر با يك رشته فيبوناچی مرتب می‌شوند. مشخصه جريان- ولتاژ مولكول DNA در اين مدل فيبوناچی بررسی و با مشخصه متناظر برای مولكول دو رشته‌ای DNA در ساختار poly(GACT)-poly(CTGA) مقايسه می‌شود. نتايج ما نشان می‌دهد كه اثر عمده آرايش شبه تناوبی از نئوكلوتيدها (به‌صورت يك رشته فيبوناچی) بر ساختار الكترونی مولكول DNA اين است كه شكاف انرژی نيمرسانندگی مولكول DNA از بين می‌رود و مشخصه جريان- ولتاژ مدل فيبوناچی مولكول DNA رفتار خطی و شبه- اهمی از خود نشان می‌دهد.

A numerical study is presented to investigate the electronic transport properties through a synthetic DNA molecule based on a quasiperiodic arrangement of its constituent nucleotides. Using a generalized Greenʹs function technique, the electronic conduction through the poly(GACT)-poly(CTGA) DNA molecule in a metal/DNA/metal model structure has been studied. Making use of a renormalization scheme we transform the Hamiltonian of double-stranded DNA (dsDNA) molecule to an effective Hamiltonian corresponding to a one-dimensional chain in which the effective on-site energies are arranged as a quasiperiodic lattice according to Fibonacci sequence. The room temperature current-voltage characteristic of dsDNA has been investigated in this Fibonacci model and compared with those corresponding to poly(GACT)-poly(CTGA) DNA molecule. Our results indicate the main effect of the quasiperiodic arrangement of the nucleotides as the Fibonacci sequence on the electronic spectrum structure of the dsDNA is that the energy band gaps of the molecule have a tendency for suppression. The room temperature I-V characteristic of the DNA Fibonacci model shows a linear and ohmic-like behavior