Электронный журнал | Том 18 Выпуск 2 Год 2023

Переход от равномерного режима движения полярона к колебательному при изменении начального поляронного состояния

Коршунова А.Н., Лахно В.Д.

Институт математических проблем биологии РАН - филиал Института прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук, Пущино, Московская область, Россия

Аннотация. Проведено исследование характера движения холстейновского полярона в однородной полинуклеотидной цепочке в постоянном электрическом поле в зависимости от начального поляронного состояния. Проведённые вычисления показали, что продолжительность равномерного движения полярона по цепочке конечна и зависит от всего множества параметров системы, в том числе от характерного размера начального поляронного состояния. Показано, что при фиксированном значении напряжённости электрического поля, увеличение характерного размера начального поляронного состояния приводит к сокращению времени равномерного движения полярона по цепочке. Проведённые ранее вычисления показали, что при равномерном движении полярона по цепочке, сразу после включения электрического поля формируются низкоплотные составляющие полярона, имеющие свою внутреннюю динамику, отличную от динамики макро-части полярона. При равномерном движении макро-часть полярона двигается с постоянной скоростью, сохраняя свою форму, при этом низкоплотные составляющие полярона демонстрируют такие характеристики блоховских осцилляций, как период блоховских осцилляций и максимальная блоховская амплитуда. В представленной работе показано, что изменение формы начального поляронного состояния влияет не только на продолжительность равномерного движения полярона по цепочке, но и на характеристики низкоплотных составляющих полярона.

Ключевые слова: нанобиоэлектроника, нанопровода, молекулярные цепочки, поляроны, ДНК, перенос заряда, модель Холстейна.