نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

چکیده

در این مقاله خواص ترابرد الکترونی از طریق مولکول DNA بر پایه یک رشته شبه تناوبی از نئوکلوتیدهای آن به‌صورت عددی بررسی می-شود. با استفاده از یک روش تابع گرین تعمیم یافته، رسانش الکترونی مولکول DNA به‌صورت رشته poly(GACT)-poly(CTGA) در ساختاری به‌صورت مدل فلز / DNA / فلز مطالعه می‌شود. با استفاده از یک طرح بازبهنجارش، هامیلتونی دو رشته مولکول DNA ( dsDNA ) را به یک هامیلتونی مؤثر متناظر با یک زنجیر یک بعدی تبدیل می‌کنیم که در آن انرژی‌های جایگاهی به‌صورت یک شبکه شبه تناوبی متناظر با یک رشته فیبوناچی مرتب می‌شوند. مشخصه جریان- ولتاژ مولکول DNA در این مدل فیبوناچی بررسی و با مشخصه متناظر برای مولکول دو رشته‌ای DNA در ساختار poly(GACT)-poly(CTGA) مقایسه می‌شود. نتایج ما نشان می‌دهد که اثر عمده آرایش شبه تناوبی از نئوکلوتیدها (به‌صورت یک رشته فیبوناچی) بر ساختار الکترونی مولکول DNA این است که شکاف انرژی نیمرسانندگی مولکول DNA از بین می‌رود و مشخصه جریان- ولتاژ مدل فیبوناچی مولکول DNA رفتار خطی و شبه- اهمی از خود نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Electronic transport through dsDNA based junction: a Fibonacci model

نویسندگان [English]

  • S A Ketabi
  • H Khouzestani

چکیده [English]

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 Green's 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

کلیدواژه‌ها [English]

  • DNA
  • Green's function
  • current-voltage characteristic
  • Fibonacci model
  • Green's function

References 1. E G Emberly and G Kirczenow, Chem. Phys. 281 (2000) 311. 2. H Guichao, G Ying, W Jianhua, and X Shijie, Phys. Rev. B 75 (2007) 165321. 3. H Guichao, H Keliang, X Shijie, and A Saxena, J. Chem. Phys. 129 (2008) 234708. 4. S A Ketabi and M Ashhadi, Physica E 53 (2013) 150. 5. A Nitzan and M Ratner, Science 300 (2003) 1384. 6. S Datta, Nanotechnology 15 (2004) S433. 7. C Joachim and M Ratner, Nanotechnology 15 (2004) 1065. 8. Y-H Yoo, D H Ha, J-O Lee, J W Park, J Kim, J J Kim, H-Y Lee, T Kawai, and Han Yong Choi, Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 198102. 9. B Xu, P Zhang, X Li and N Tao, NanoLett. 4 (2004) 1105. 10. D Klosta, R A Römer and M S Turner, Biophys. J. 89 (2005) 2187. 11. S Roche, D Bicout, E Maciá, and E Kats, Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 228101. 12. S Roche, Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 108101. 13. H Wang, J P Lewis, and O F Sankey, Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 016401. 14. G Cuniberti, L Craco, D Porath, and C Dekker, Phys. Rev. B 65 (2002) 241314(R). 15. I L Garzon, et al., Nanotechnology 12 (2001) 126. 16. A Rakitin, P Aich, C Papadopoulos, Y Kobzar, A S Vedeneev, J S Lee, and J M Xu, Phys. Rev. Lett. 86 (2001) 3670. 17. P Qi, A Javey, M Rolandi, Q Wang, E Yenilmez, and H Dai, J. Am. Chem. Soc. 126 (2004) 11774. 18. J H Wei and K S Chan, J. Phys. : Cond. Matt 19 (2007) 286101. 19. E Maciá, Phys. Rev. B 74 (2006) 245105. 20. P Carpena, P Bernaola-Galvan, P Ch Ivanov, and H E Stanley, Nature 418 (2002) 955. 21. Ai-Min Guo and H Xu, Physica B 391 (2007) 292. 22. B P W de Oliveira, E L Albuquerque, and M S Vasconcelos, Surface Science 600 (2006) 3770. 23. J D Watson and F H C Crick, Nature 171 (1953) 737. 24. H Y Zhang, X Q Li, P Han, X Y Yu, and Y J Yan, J. Chem. Phys. 117 (2002) 4578. 25. P J de Pablo et al., Phys. Rev. Lett. 85 (2000) 4992. 26. E Schrödinger, “What is life? The physical aspects of the living cell”, Cambridge University Press, New York (1945). 27. S Datta, “Electronic transport in mesoscopic system”, Cambridge University Press, Cambridge (1997). 28. S Datta, “Quantum transport: atom to transistor”, Cambridge University Press, Cambridge (2005). 29. L Xin-Qi and Y Yan, Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 2190. 30. J L D'Amato and H M Pastawski, Phys. Rev. B 41 (1990) 7411. 31. E Maciá, Phys. Rev. B 75 (2007) 035130.

تحت نظارت وف بومی