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DNA分子的电子结构和输运性质的环境无序效应

作　者: 梁亮文
导　师: 刘小良
学　校: 中南大学
专　业: 物理学
关键词: DNA 环境无序电子结构输运性质
分类号: Q6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
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内容摘要

DNA分子的电学性质是多科学领域的研究热点之一,目前为止已经有过许多的DNA电学特性的研究工作,取得过一些共识,但也存在大量的相矛盾的地方,因此,有必要开展理论研究来弄清DNA链中的电荷输运机理,为设计、组装特定功能的生物分子器件提供理论指导。本文将双螺旋DNA结构约化为准一维鱼骨模型,为突出环境中溶液、热振动等因素对DNA电子结构及电荷输运性质的影响,针对中央通道分别为Fibonacci型DNA与聚G-C型DNA分子,并且骨架格点势具有不同的无序类型及无序度情形下,研究了系统的电子态密度、局域长度,输运系数,伏安特性曲线等电学特性,并将结果与不考虑骨架格点势或具有有序的骨架格点势情形进行了对比。研究表明不考虑环境影响时,两种DNA的电子态简并大,随着环境无序度的增大,电子态的峰值下降,能带展宽,能带间隙变窄,体现出无序系统的特征；无序条件下两种DNA分子中的电子态都是局域的,聚GC-DNA分子的局域长度随无序度的增加而减小,但Fibonacci型DNA分子的局域长度随无序度的变化呈非单调性,可观察到无序诱导的退局域化效应；两种DNA分子都具有半导体属性,其I-U曲线中U都存在一定大小的阈值,聚GC-DNA的电压阈值随无序度的增加单调减小,而Fibonacci型DNA的电压阈值基本稳定。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-15
  1.1 引言  8
  1.2 DNA分子概述  8-11
    1.2.1 DNA分子的化学结构  8-10
    1.2.2 DNA分子的电子结构特性  10-11
  1.3 DNA分子内电荷转移的研究现状  11-14
    1.3.1 DNA分子内电荷转移的实验研究  11
    1.3.2 DNA分子内电荷转移的理论研究  11-12
    1.3.4 DNA分子研究的广泛应用  12-14
  1.4 本文的研究思路  14-15
第二章理论模型和数学处理方法  15-20
  2.1 无序系统  15
  2.2 近似理论及模刑  15-19
    2.2.1 单电子近似  15-16
    2.2.2 紧束缚近似  16
    2.2.3 Anderson模型  16-17
    2.2.4 DNA分子电子结构研究理论方法  17-19
  2.3 Fortran语言,Origin作图软件概述  19-20
第三章不考虑环境影响的DNA分子单链的电子结构和输运性质  20-31
  3.1 引言  20
  3.2 DNA分子的一维模型结构  20-21
  3.3 计算结果与分析  21-30
    3.3.1 态密度  21-23
    3.3.2 局域长度  23-26
    3.3.3 输运系数  26-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章环境无序对DNA链的电子结构和输运性质的影响  31-48
  4.1 引言  31-32
  4.2 模型和方法  32-34
  4.3 计算结果与分析  34-46
    4.3.1 态密度  34-37
    4.3.2 局域长度  37-40
    4.3.3 输运系数  40-43
    4.3.4 伏安特性  43-46
  4.4 本章小结  46-48
第五章结论与展望  48-50
参考文献  50-55
致谢  55-56
攻读学位期间主要的研究成果  56

DNA分子的电子结构和输运性质的环境无序效应

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