卟啉及DNA堿基對(duì)電子傳遞的研究.pdf

1、隨著電子通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的飛速發(fā)展，超大規(guī)模集成電路技術(shù)對(duì)電子器件的要求越來越精巧和復(fù)雜，傳統(tǒng)的硅基電子器件由于受到基本物理規(guī)律和制造工藝的限制而面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，分子電子學(xué)被看作是電子學(xué)可能的終極發(fā)展方向。如何發(fā)展新技術(shù)、尋找新途徑，大力發(fā)展分子尺度的電子器件成為當(dāng)前和今后許多學(xué)科進(jìn)行研究開發(fā)的重大課題。因此對(duì)功能分子的電子輸運(yùn)機(jī)理、分子材料在電場(chǎng)下的行為進(jìn)行理論方面的探討對(duì)于分子器件的研究具有重要的意義。
　　卟啉作

2、為具有大π共軛體系的分子具有很好的電子傳遞特性，但是在近十多年來，主要是針對(duì)卟啉化合物的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，而對(duì)于金屬離子對(duì)卟啉分子中電子傳遞的影響并沒有報(bào)道。我們利用密度泛函理論（DFT）結(jié)合非平衡態(tài)格林函數(shù)方法（NEGF）對(duì)這方面進(jìn)行了研究，探討了自由卟啉和金屬卟啉分子與金屬電極分別進(jìn)行水平連接和對(duì)角連接時(shí)，它們導(dǎo)電性的差異，并對(duì)分子的分子投影自洽哈密頓量（MPSH）、隧穿譜和分子軌道空間分布等方面進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，水

3、平連接時(shí)，金屬離子的加入對(duì)卟啉分子導(dǎo)電性的影響不大，金屬離子沒有改變電子的輸運(yùn)途徑，電子主要是通過卟啉環(huán)上的共軛π鍵進(jìn)行傳遞。而對(duì)角連接時(shí)，金屬離子對(duì)卟啉分子導(dǎo)線的導(dǎo)電性影響較大，并且金屬離子的加入改變了電子在卟啉環(huán)上的輸運(yùn)途徑，在金屬卟啉分子中存在兩條電子傳遞途徑，一條是通過卟啉環(huán)上的共軛π鍵進(jìn)行傳遞，另一條是通過分子中心的金屬離子。
　　DNA作為生物體遺傳信息的攜帶者，在生命系統(tǒng)中具有重要的作用，近年來的研究發(fā)現(xiàn)這種生命分子

4、在分子電子學(xué)領(lǐng)域中也具有廣泛的應(yīng)用。對(duì)DNA電子傳遞的研究不僅對(duì)于理解DNA的損傷和修復(fù)具有重要的意義，而且對(duì)研究基于DNA的分子電子器件也有指導(dǎo)作用。本文在HF/6-31G*//B3LYP/6-31+G**水平上研究了在不同電場(chǎng)極化條件下堿基對(duì)A-T(U)的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，通過DNA堿基對(duì)間氫鍵和堿基對(duì)結(jié)合能在電場(chǎng)下變化，討論了堿基對(duì)間的質(zhì)子轉(zhuǎn)移。結(jié)果顯示，在電場(chǎng)極化作用下堿基對(duì)結(jié)合能有微小變化；A-T堿基對(duì)間的兩個(gè)氫鍵對(duì)電場(chǎng)極化