制定用于控制DNA中电荷传输的设计指南

《Nature Chemistry》：Developing design guidelines for controlling charge transport in DNA

本研究通过调控DNA序列中相邻碱基对的相互作用，分析电子态密度分布，提出维持长DNA双链高电导的设计规则，成功实现20对碱基序列电导率达1×10^-3 G0。

　　

摘要

描述分子电子结构的概念框架是理解化学结构和反应机制以及设计有机化合物的重要基础。本文提出了一套初步的设计指南，用于调控DNA的电子结构。最新研究表明，电荷会在多个碱基上发生离域，导致相干长度超过单个碱基对的长度。为了研究碱基之间的相互作用及其对电荷离域的影响，本研究考察了最近邻碱基对相互作用对主要由鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对组成的DNA双链电荷传输特性的影响。实验结果表明，通过改变DNA序列，可以在不改变其分子组成的情况下显著改变其导电性。随后通过分析电子态密度，得出了一套旨在保持长双链高导电性的设计指南。利用这些规则，我们证明了20个碱基对的DNA序列能够展现出超过1×10^?3S/m的导电值。