Динамика заряда в процессе его блоховских осцилляций в холстейновских полинуклеотидных цепочках с различными параметрами
Коршунова А.Н., Лахно В.Д.
Институт математических проблем биологии РАН - филиал Института прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук, Пущино, Россия
Аннотация. В представленной работе мы исследуем характер движения и распределения заряда по цепочке в процессе его блоховских осцилляций в постоянном электрическом поле. Проведённые ранее вычисления показали, что характер движения и распределения заряда по цепочке зависит от всего множества параметров системы. Например, при изменении только напряжённости электрического поля или начального распределения заряда может наблюдаться или равномерное движение, или колебательное, при неизменных остальных параметрах системы. В данной работе моделирование динамики заряда в постоянном электрическом поле проводилось в полинуклеотидных цепочках с различными параметрами частоты колебаний сайтов цепочки и коэффициента трения. Проведённые исследования показали существенные различия скорости и характера движения заряда в цепочках с различными значениями указанных параметров. Естественно, наибольший интерес представляет исследование движения заряда в полинуклеотидных цепочках, параметры которых близки к параметрам цепочек ДНК. Но численное моделирование динамики заряда в таких цепочках, как правило, более затратно по вычислительным ресурсам. Поэтому, для ускорения проводимых вычислений, сначала моделирование проводится в цепочках с более удобными параметрами. Показано, что в цепочках, с параметрами близкими к параметрам цепочек ДНК, заряд может только незначительно перемещаться по цепочке, осциллируя в области своего начального положения. При модельных значениях частоты колебаний сайтов цепочки и коэффициента трения, которые значительно превышают соответствующие значения параметров цепочек ДНК, заряд может продвигаться по цепочке на достаточно большое расстояние.
Ключевые слова: нанобиоэлектроника, нанопровода, молекулярные цепочки, поляроны, ДНК, перенос заряда, модель Холстейна