بخشی از مقاله
چکیده
خواص رسانایی بار الکتریکی وابسته به اسپین در مولکولهای DNA با استفاده از یک مدل مکانیکی-الکتریکی بررسی می شود. در دهه اخیر خواص پلاریزاسیون اسپینی مولکولهای دورشته ای DNA بعنوان یک مولکول آلی کشف شده است. این ویژگی به علت پتانسیل کاربردی بالا در اسپینترونیک مولکولی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از این مطلب است که حتی در غیاب میدان مغناطیسی خارجی، خاصیت اسپین- فیلترینگ در DNA دیده می شود اما میزان پلاریزاسیون با اعمال میدان مغناطیسی و افزایش آن بیشتر می شود.
مقدمه
اخیرا استفاده از اسپین الکترون بعنوان یک ابزار در تحلیل رسانایی گیت های عملگری و محاسباتی، انقلابی در الکترونیک و تکنولوژی محاسبات ایجاد کرده است. در این میان، دانش اسپینترونیک که از اسپین الکترون برای ذخیره و پردازش اطلاعات استفاده می کند، توجه زیادی را به خود جلب کرده است.[1] بیشتر پیشرفت ها در این فناوری جدید، بر پایه مواد آلی بوده است .[2] الکترونیک مواد آلی بعنوان یک فناوری مهم در تولید ابزارهای الکترونیکی مثل ترانزیستورها و دیودهای گسیل نور آلی1 جای خود را میان محققان باز کرده است.[3] مواد آلی به دلیل داشتن ویژگی هایی مثل انعطاف پذیری، ارزان بودن و قابلیت تولید آسان کاندیدای مناسبی برای این منظور هستند.
اسپینترونیک مولکولی با ترکیب کردن الکترونیک مولکولی و اسپینترونیک از خاصیت انتقال اسپین الکترونها در مولکولهای آلی در دریچه های اسپینی2 و اتصالات تونل مغناطیسی3 استفاده می کند.[4] اخیرا، رسانایی وابسته به اسپین در مولکولهای DNA بعنوان یک مولکول آلی نیز مشاهده شده است.[5] در اصل پلاریزاسیون اسپین در عبور الکترون از مولکولهای دو رشته ای DNA حتی در غیاب میدان مغناطیسی خارجی وجود دارد. در این کار سعی می شود انتقال بار الکتریکی وابسته به اسپین برای DNA براساس مدل PBH4 بررسی شده[6] و اثر میدان مغناطیسی خارجی روی میزان پلاریزاسیون اسپین مطالعه شود.
این مدل بر پایه جفت شدگی بین بار و شبکه بنا نهاده شده و به راحتی می تواند اثرات متقابل بین بار و شبکه DNA را مشخص کند. در اینجا یک اندرکنش غیرخطی بین سایت ها وجود دارد اما زنجیره بصورت خطی با قسمت الکتریکی جفت می شود. اندرکنش قوی بین الکترون و شبکه منجر به یک اثر مهم می شود: الکترون ها یا حفره ها در زنجیره پلیمری به دام می افتند و تحریکات غیرخطی مثل پلارونها را تشکیل می دهند. این پلارونها می توانند در طول شبکه حرکت کنند. این اثر در دیودهای گسیل نوری و دریچه های اسپینی بسیار مهم است.
مدل بندی ریاضی و روشها
در مطالعه حاضر، از یک رهیافت فیزیک حالت جامد برای مطالعه پدیده استفاده می شود. در اینجا، حرکت الکترون با یک سیستم تقریب بستگی قوی5 نمایش داده می شود با این تفاوت که درجه آزادی اسپینی و اندرکنش اسپین-مدار6 هم منظور می گردد. جریان عبوری وابسته به اسپین در میدان مغناطیسی .B=500 mT می توان مشاهده کرد که حتی با اعمال میدان مغناطیسی بسیار ناچیز هم با گذشت مدت زمانی بسیار کوتاه تمایز قابل توجهی بین جریان های با اسپین بالا و پایین ایجاد می شود.
می توان گفت که در این شرایط بعد از مدتی کوتاه، قسمت اعظم جریان عبوری از DNA مربوط به الکترونهای با اسپین پایین می باشد. با افزایش میدان مغناطیسی تا حد 500 mT این تمایز بسیار فاحش تر می شود. بطوریکه از همان زمان شروع، جریان اسپین پایین سهم اصلی را در جریان عبوری از DNA دارد و با گذشت زمان تفاوت بین جریان ها آشکارتر می شود. می توان گفت که مقدار جریان با اسپین مخالف نزدیک صفر خواهد بود.
