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J-GLOBAL ID：201002241611149069   整理番号：10A0955149

複雑系における電荷移動の粗粒時間依存密度汎関数シミュレーション:DNA中の正孔輸送への適用

Coarse-Grained Time-Dependent Density Functional Simulation of Charge Transfer in Complex Systems: Application to Hole Transfer in DNA

著者 (2件)： KUBAR Tomas (Karlsruhe Inst. of Technol., Karlsruhe, DEU) ,  ELSTNER Marcus (Karlsruhe Inst. of Technol., Karlsruhe, DEU)
資料名： Journal of Physical Chemistry B  (Journal of Physical Chemistry B)
巻： 114  号： 34  ページ： 11221-11240  発行年： 2010年09月02日 
JST資料番号： W0921A  ISSN： 1520-6106  CODEN： JPCBFK  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 入手可能移動機構を記述すること及び移動関連時間規模を評価することの両者を一般的と効率的に十分可能にする原子論的シミュレーションに基づく複雑材料における電荷移動を調べるため,密度汎関数理論(DFT)に基づく粗粒TB法を示した。DNAに適用したとき,DNAと溶媒の影響が十分な量でこの水準に唯一組込まれるので記述の原子論的水準が重要になる。なお構造ゆらぎと溶媒効果の重要影響を明らかにするナノ秒分子動力学トラジェクトリーに沿った過剰電荷の動力学を追跡することを可能にする近似的DFT法自己無撞着電荷密度汎関数緊縛法(SCC-DFTB)と組合せた断片軌道アプローチを用い,電荷移動パラメータを計算した。DFTは全体系にわたって正孔電荷の非局在化を導く自己相互作用誤差を経験するので,詳細に経験的自己相互作用補正効果を調べた。過剰電荷の波動関数は時間依存DFTの枠組み内で伝搬され,そこでは電子(正孔)と原子系が誘導結合運動方程式に従い同時に伝搬される。DNAの事例では,溶媒分極効果が正孔輸送に影響する支配因子である。正孔電荷は周囲の水を分極し,順番に正孔電荷の局在化を支持する-水ポーラロンが形成され,幾つかの核酸塩基にわたり劇的に拡張される。水のこの分極は泳動する正孔を伴い,正孔運動は係わる溶媒再組織化エネルギーにより顕著に減速される。ポリ(A)-DNA中隣接アデニン間の推定ホッピング速度は100/nsの桁であり,このシミュレーションは電荷移動が約0.06eVの小さな平均電子結合による非断熱方式で起こることを明確に示した。

シソーラス用語： *DNA【核酸】 ,  複合系 ,  *電荷移動 ,  *輸送現象 ,  核酸塩基 ,  ゆらぎ ,  *溶媒効果 ,  経時変化 ,  時間依存性 ,  ナノ秒 ,  再編成 ,  トラジェクトリー ,  ポーラロン ,  分子動力学 ,  計算機シミュレーション ,  SCF法 ,  汎関数 ,  密度汎関数法 ,  電子状態 ,  波動関数 ,  運動方程式 ,  原子間ポテンシャル ,  強束縛近似 ,  ホッピング伝導 ,  局所性 ,  非断熱過程
準シソーラス用語： A-DNA ,  TB近似 ,  局在化 ,  原子論的シミュレーション ,  再組織化 ,  時間規模 ,  自己相互作用 ,  自己無撞着場法 ,  正孔輸送 ,  粗粒モデル ,  非局在化 ,  複雑系 ,  分子動力学シミュレーション ,  密度汎関数

分類 (1件)： 核酸一般  (EB04010U)

タイトルに関連する用語 (8件)： 複雑系 ,  電荷移動 ,  粗粒 ,  時間依存 ,  密度汎関数 ,  シミュレーション ,  DNA ,  正孔輸送