Русская версияEnglish version   
Том 14   Выпуск 2   Год 2019
Два типа осцилляций холстейновского полярона, равномерно движущегося в полинуклеотидной цепочке в постоянном электрическом поле

Коршунова А.Н., Лахно В.Д.

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

 
 
Аннотация. В связи с развитием молекулярной нанобиоэлектроники, основной задачей которой является конструирование электронных устройств на основе биологических молекул, всё больший интерес вызывают проблемы транспорта заряда в таких протяжённых молекулах, как ДНК. Актуальность изучения движения зарядов в одномерных молекулах биополимеров, в первую очередь, связана с возможностью использования таких цепочек в качестве проводов в наноэлектронных устройствах. Носителями тока в одномерных цепочках являются самозахваченные электронные состояния, которые имеют вид поляронных образований.  В представленной работе мы исследуем движение холстейновского полярона в процессе его равномерного движения по цепочке в постоянном электрическом поле.  Известно, что при равномерном движении по цепочке в слабом электрическом поле полярон испытывает небольшие колебания своей формы. Эти колебания связаны с дискретностью цепочки и обусловлены наличием в дискретной цепочке потенциала Пайерлса-Набарро. Проведённые ранее исследования показывают, что при определённых параметрах цепочки, существует возможность равномерного движения заряда в постоянном электрическом поле на очень большие расстояния. Движение заряда с постоянной скоростью возможно для небольших значений напряжённости электрического поля. С увеличением значения напряжённости электрического поля заряд переходит в колебательный режим движения с блоховскими осцилляциями. Проведённые в данной работе вычисления показали, что элементы блоховских осцилляций появляются и при стационарном движении полярона по цепочке. Таким образом показано, что, равномерно движущийся по цепочке в постоянном электрическом поле холстейновский полярон, испытывает не только колебания Пайерлса-Набарро, но и малоамплитудные колебания с блоховским периодом.
 
Ключевые слова: нанобиоэлектроника, нанопровода, молекулярные цепочки, поляроны, ДНК, перенос заряда, модель Холстейна.
Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2019;14(2):477-487
doi: 10.17537/2019.14.477
опубликована на рус. яз.

Аннотация (рус.)
Аннотация (англ.)
Полный текст (рус., pdf)
Список литературы

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2019