DNA分子的电子结构及其电荷输运性质研究

DNA 的电荷输运性质已成为当前生命科学、物理、化学、材料科学等多个交叉学科的研究热点。分子电子学的基本思想是：采用从底到顶的设计理念，用单个的分子作为导线、分子开关、分子整流器、分子晶体管和存储器等。这些分子器件能够通过物理和化学作用完成信息的传输、监测、处理和存储的功能，进而达到组装完整的计算机的目的。 DNA 分子具有自识别和自组装功能等独特性质。如果DNA 具有导电性，将是分子器件的理想材料。但其电荷输运机制目前尚不清楚，甚至存在很大争议。DNA分子的电荷输运实验显示DNA分子呈现出导体、半导体、绝缘体等丰富的电学性质。所以从理论研究电荷在DNA 中的传输机理，可为利用DNA分子设计分子器件提供理论基础，同时为DNA 的突变和修复规律提供理论解释，阐明DNA分子结构中蕴藏的生命过程的各种信息。 DNA分子是复杂的生物大分子，具有软性。其电荷输运行为受来自内部和外部的多种因素的影响，例如：分子构形、碱基序列、温度、湿度、溶液、杂质等。通过广泛的调研，我们提出DNA分子中巡游电子数密度可变的思想。在本书中，我们分别采用一维紧束缚模型和三维紧束缚模型，研究了巡游电子数密度、碱基对位置涨落等因素对DNA分子电荷输运性质的影响，并得到了一些重要结论。 鉴于我们水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请大家批评指正。