First principles effective electronic couplings for hole transfer in natural and size-expanded DNA.
First principles effective electronic couplings for hole transfer in natural and size-expanded DNA.
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第一原理在天然和大小扩展的DNA中用于孔转移的有效电子耦合。
DOI：
10.1021/jp904295q
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发表时间：
2009-07-16
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Di Felice R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Migliore A;Corni S;Varsano D;Klein ML;Di Felice R
通过对有效电子耦合（也称为转移积分）的精确第一性原理评估，研究和比较了天然DNA和尺寸扩展DNA（xDNA）中碱基对之间的空穴转移过程，以评估碱基扩增对双链DNA电荷传输效率的影响.根据我们的研究结果，尺寸膨胀增加了平均电子耦合，因此CT率，在分子生物学和分子纳米电子学的实施具有潜在的影响。我们的分析表明，核碱基扩展对电荷转移（CT）速率的影响是敏感的碱基对的顺序。此外，我们发现，构象的变化是一个重要的因素调制的CT率。从理论的角度来看，这项工作为π堆叠阵列中的CT化学做出了贡献。事实上，我们将我们的方法与其他标准计算框架进行了比较，这些框架已被用于解决DNA中的CT问题，并揭示了在选择适当的理论水平时应考虑的基本原则。
Hole transfer processes between base pairs in natural DNA and size-expanded DNA (xDNA) are studied and compared, by means of an accurate first principles evaluation of the effective electronic couplings (also known as transfer integrals), in order to assess the effect of the base augmentation on the efficiency of charge transport through double-stranded DNA. According to our results, the size expansion increases the average electronic coupling, and thus the CT rate, with potential implications in molecular biology and in the implementation of molecular nanoelectronics. Our analysis shows that the effect of the nucleobase expansion on the charge-transfer (CT) rate is sensitive to the sequence of base pairs. Furthermore, we find that conformational variability is an important factor for the modulation of the CT rate. From a theoretical point of view, this work offers a contribution to the CT chemistry in π-stacked arrays. Indeed, we compare our methodology against other standard computational frameworks that have been adopted to tackle the problem of CT in DNA, and unravel basic principles that should be accounted for in selecting an appropriate theoretical level.
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