21012

۲۱۰۱۲

محاسبه ترابرد الكتريكي جفت پايه‌هاي مولكول DNA با استفاده از بسته نرم افزاري TRANSIESTA

كارشناسي ارشد

فيزيك حالت جامد

۱۳۹۵-۱۳۹۸

۱۳۹۸/۳/۱۲

دكتر افشين نميرانيان

فيزيك

تمايل به كوچكتر شدن ابزار و وسايل الكتريكي و چگال تر شدن مدارهاي مجتمع دانشمندان را به سمت حوزه‌ي جديدي از علم به نام الكترونيك مولكولي سوق داده است. الكترونيك مولكولي زير مجموعه اي از علم نانوتكنولوژي مي‌باشد كه به مطالعه و بررسي كاربرد و ويژگي مولكول‌ها به عنوان اجزاء سازنده ابزار الكترونيكي مي‌پردازد. از جمله مولكول هايي كه در سال‌هاي اخير توجهات زيادي به خود جلب كرده است، مولكول‌هاي زيستي و به ويژه مولكول DNA مي‌باشد، كه داراي ويژگي‌هاي متعددي از جمله، تنوع و گستردگي، كم هزينه شدن ساخت آن ها، خاصيت خودتشكيلي و تشخيص مولكولي هستند. شناخت نظري رفتار الكتريكي مولكول‌هاي زيستي و به ويژه مولكول DNA مي‌تواند راه را براي دركي درست از چگونگي ساخت مصنوعات مولكولي هموار سازد. در اين ميان يكي از نرم افزارهايي كه بر اساس نظريه تابعي چگالي براي مطالعه بر روي اينگونه مولكول‌ها كاربرد دارد، SIESTA است. در اين پژوهش با استفاده از نرم افزار سيستا، چگالي حالات و گاف انرژي دو جفت پايه آدنين-تيمين و گوانين-سيتوزين را يك بار بدون در نظر گرفتن الكترودها و بار ديگر با در نظر گرفتن الكترودها در دو طرف آن‌ها بررسي نموده ايم. پس از آن با استفاده از بسته نرم افزاري ترنسيستا، با اعمال ولتاژهاي مختلف به دو سر الكترودهاي چسبيده به جفت پايه ها، به بررسي ترابرد الكتريكي و رسم نمودار جريان-ولتاژ براي سيستم‌هاي مورد نظر پرداختيم. واژه‌هاي كليدي: جفت پايه‌هاي واتسون_كريك، مولكول DNA، SIESTA، TRANSIESTA، نظريه تابعي چگالي.

1398/06/18

Calculation of Electronic Transport Through Base pairs of DNA molecule using the TRANSIESTA software

6/2/2019 12:00:00 AM

The tendency of scientists to reduce electrical equipment and densities of integrated circuits has led to a new field of science called molecular electronics. Molecular electronics is a subset of nanotechnology that examines the application and character of molecules as components of electronic devices. Among the molecules that have attracted a lot of attention in recent years, are biological molecules, and in particular the DNA molecule. These molecules have many features, such as variety and breadth, low cost of their construction, self-assembly and molecular recognition. Theoretical recognition of the biological behavior of biological molecules, and in particular the DNA molecule, can pave the way for a proper understanding of how to make molecular artifacts. In the meantime, one of the software used on the basis of the density functional theory for the study of such molecules is SIESTA. In this study, using SIESTA software, the density of states and energy gaps of two pairs of adenine-thymine and guanine-cytosine bases was investigated once without considering the electrodes, and again considering the electrodes on both sides of them. Then, using a TRANSIESTA software, by applying different voltages to the two electrodes adhering to the pair of bases, we examined the electrical transport and plotted the current-voltage diagram for the desired systems. Keywords: Watson_Crick base pair, DNA molecule, SIESTA, TRANSIESTA, density functional theory.