بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش یکی از بازهاي آلی DNA به نام گوانین مورد بررسی قرار میگیرد، که به عنوان پل مولکولی در ساختار سیم مولکولی طلا/گوانین/طلا مورد استفاده قرار گرفته است. در این کار تغییرات چگالی حالتهاي الکترونی، گاف انرژي، ترازهاي انرژي HOMO و LUMO و همچنین گشتاور دو قطبی الکتریکی با اتصال الکترود به ساختار گوانین قبل و بعد از اعمال میدان الکتریکی مورد بررسی قرار میگیرد. برطبق مشاهدات، تعداد ترازهاي انرژي پیش از اعمال میدان الکتریکی تغییرات چشمگیري دارند. ترازهاي انرژي HOMO، LUMO قبل و بعد از اعمال میدان الکتریکی روند نزولی دارند و گاف انرژي نیز تغییرات محسوسی یافته است. گشتاور دو قطبی الکتریکی کل با اعمال میدان الکتریکی روند صعودي دارد. محاسبات بر پایه روش اصول اولیه در چارچوب نظریه تابعی چگالی با تقریب UB3LYP بههمراه پایه-هاي 6-31G* و LANL2DZ است.
مقدمه
مطالعه خواص الکترونی سیمهاي مولکولی و به ویژه اثر اتصال الکترود/مولکول از اهمیت خاصی برخوردار است. ساخت ترانزیستورها و نانو سیمها با استفاده از مولکولهاي آلی بخصوص DNA از سال 2003 میلادي آغاز شده است .[3-1]بنابراین مطالعه پروتئینها و مولکولهاي آلی که قابلیت رسانایی دارند حائز اهمیت است. در این تحقیق یکی از بازهاي آلی DNA به نام گوانین را در نظر گرفته و اثر اتصال طلا/گوانین را بر روي خواص الکترونی سیم مولکولی طلا/گوانین/طلا مطالعه میکنیم. چگالی حالتهاي الکترونی - DOS - ، تغییرات ترازهاي میان رشتهای انرژي - HOMO انرژي بالاترین اوربیتال مولکولی اشغال شده - و LUMO - انرژي پایینترین اوربیتال مولکولی اشغال نشده - و گاف ساختارها انرژي - HLG=HOMO-LUMO - و نیز گشتاور دوقطبی الکتریکی کل مورد بررسی قرار میگیرد.
همچنین اثر میدان الکتریکی بر روي خواص الکترونی ذکر شده در ساختارهاي 3طلا/گوگرد-گوانین-گوگرد3/طلا و 6طلا/گوگرد-گوانین-گوگرد6/طلا بررسی میشود. راستاي اعمال میدان الکتریکی در جهت بزرگترین دوقطبی است که در این دو ساختار به ترتیب در راستاي –Y و –Z میباشد. بر طبق مطالعات تجربی خاصیت چسبندگی بالاي اتم گوگرد باعث شده تا از این اتم به عنوان رابط میان باز آلی گوانینوالکترود طلا استفاده شود.[4] 3/9*10-30C.m در ساختار 6طلا/گوگرد-گوانین-گوگرد6/طلامیرسد - شکل . - 4در بررسی بیشتر، میدان الکتریکی در راستاي بزرگترین دوقطبی به ساختارهاي - ب-1 و پ- - 1 اعمال گردیده است.
تغییرات چگالی حالتهاي الکترونی در این دو ساختار بعد از اعمال میدان الکتریکی را در شکلو 6 5 دانمشاهده میکنید. اعمال می الکتریکی و افزایش آن منجر به تغییراتی در مکان ترازهاي HOMO و LUMO شده است - اشکال ،7گاف،98 و - 10 و انرژي در این دو ساختار به ترتیب به میزان 0/3eV و 0/46eV کاهش یافته است - شکل . - 11 با توجه به شکل 12 گشتاور دوقطبی الکتریکی کل در هر دو ساختار با افزایش میدان الکتریکی افزایش یافته است، که به منزله قطبیدهتر شدن مولکول است.
روش محاسبه
روش مورد استفاده در این مطالعه روش اصول اولیه در چارچوب نظریه تابعی چگالی با تقریب UB3LYP بههمراه پایه6 31G* براي اتمهاي کربن، گوگرد، نیتروژن و اکسیژن و پایه
LANL2DZ براي اتمهاي طلا در کد Guassian03 است.
نتیجهگیري
در شکل 1 ساختارهاي سیم مولکولی مدلسازي شده را مشاهده میکنید. شکل 2 چگونگی تغییرات DOS را در هر سه ساختار شکل 1 نشان میدهد. همانگونه که ملاحظه میشود با اتصال الکترود، تعداد ترازهاي انرژي قابل دسترس براي اشغال الکترون تغییرات چشمگیريترازهاي مییابد. HOMO و LUMOبه سمت انرژيهاي کوچکتر جابجا شکلمیشوند - a-3 و b-3، - و در نتیجه گاف انرژي ساختارها در شکل - c-3 - متفاوت میشود به گونهاییکه دردرگوانینساختارحدوداً 2/41eV، 3طلا/گوگرد-گوانین-گوگرد3/طلا در حدودر0/95eV وساختار 6طلا/گوگرد-گوانین-گوگرد6/طلا تقریباً 1/03eV می-باشد که در ناحیه نیمههاديها قرار میگیرد.گشتاور دوقطبی الکتریکی کل با اتصال الکترود کاهش مییابد و از مقدار 26/17*10-30C.m در ساختار گوانین به مقدار تقریبی
