DNA納米孔測序中的電流-距離效應.pdf

1、伴隨著DNA測序技術(shù)的深入研究,快速、廉價而有效的納米孔測序技術(shù)已引起了人們的廣泛關(guān)注。本文以四種單個脫氧核苷酸分子為研究對象,采用密度泛函和非平衡態(tài)格林函數(shù)相結(jié)合的方法,通過對四種脫氧核苷酸分子橫向電流、I-V曲線、HOMO-LUMO能級、透射譜等的計算,得到了一些有價值的研究成果。
　　1)綜述了傳統(tǒng)的DNA測序和新一代納米孔測序技術(shù)的研究進展,分析了目前研究現(xiàn)狀中的一些問題。簡單介紹了密度泛函和非平衡態(tài)格林函數(shù)的基本理論,并

2、對本論文所用軟件作了簡要說明。
　　2)討論了四種單個脫氧核苷酸分子直接耦合于兩Au電極間時電極距離對分子電子結(jié)構(gòu)和橫向電流的影響,計算了四種脫氧核苷酸的 I-V特性曲線和透射譜。計算結(jié)果表明:電極距離小于1.55nm時,電極距離對脫氧核苷酸分子的電子結(jié)構(gòu)影響較大;當電極距離大于1.55nm時,LUMO和HOMO附近各能級的變化趨于平緩,電子能隙變化非常小。電極距離固定時,較低偏壓(0.1-0.8V)不會改變四種脫氧核苷酸分子的相

3、對電流大小;偏壓較大時(0.8-1.0V),T和C的電流迅速增加并遠大于A和G。
　　3)為了與實驗結(jié)果比較,我們在左側(cè)電極引入了功能化電極分子。通過移動左側(cè)電極計算了電極距離對四種單個脫氧核苷酸分子電流的影響。計算結(jié)果表明:當用胞嘧啶通過硫原子修飾左側(cè)電極時,分子電流的衰減曲線與實驗結(jié)果在形狀上保持一致。當電極距離增加到一定程度時,四種單個脫氧核苷酸分子的電流隨電極距離的變化均可以通過相同的指數(shù)函數(shù)來表示。雖然其 I-V曲線的變