Abstract
The optoelectronics study of large molecules, particularly π-stacking molecules, such as DNA is really an extremely difficult task. We perform first electronic structure calculations on the heterocyclic bases of 2′-deoxyribonucleic acid based on Lorentz–Fresnel dispersion theory. In the UV–VIS range of spectrum, many of the optoelectronic parameters for DNA four bases namely adenine, guanine, cytosine and thymine are calculated and discussed. The results demonstrate that adenine has the highest hyperpolarizability, whereas thymine has the lowest hyperpolarizability. Cytosine has the lower average oscillator energy and the higher lattice energy. Thymine infers the most stable nucleic base with the lower phonon energy. Thymine also has the highest average oscillator energy and the lower lattice energy. Moreover, the four nucleic acid bases have large band gap energies less than 5 eV with a semiconducting behavior. Guanine shows the smallest band gap and the highest Fermi level energy, whereas adenine elucidates the highest band gap energy
چکیده
مطالعه اوپتوالکترونیک مولکول های بزرگ، به ویژه مولکول π-انباشته، مانند DNA کار بسیار مشکلی است. ما اولین محاسبات ساختار الکترونی را بر اساس پایه هتروسیکلیک 2'-دئوکسی ریبونوکلئیک اسید بر اساس تئوری پراکندگی لورنتس-فرنل انجام می دهیم. در محدوده UV-VIS از طیف، بسیاری از پارامترهای اپتوالکترونیک چهار پایه DNA یعنی آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین محاسبه شده و مورد بحث قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که آدنین دارای بالاترین قطب پذیری است، در حالی که کمترین قطب پذیری متعلق به تیمین است. سیتوزین کمترین میانگین انرژی نوسان ساز و بالاترین انرژی شبکه را دارد. تیمین با انرژی فونون کمتر، بیشترین پایه پایدار نوکلئیک را دارد. تیمین نیز دارای بالاترین میانگین انرژی نوسان ساز و انرژی شبکه کمتر است. علاوه براین، چهار پایه اسید نوکلئیک انرژی گپ باند زیاد وکمتر از 5 eV با رفتار نیمه هادی دارند. گوانین کوچکترین گپ باند و بالاترین سطح انرژی فرمی را دارد، در حالی که آدنین بالاترین انرژی گپ باند را دارد.
1-مقدمه
میلیاردها سال تکامل در طبیعت، راه حل‌های بهینه ای برای مشکلات فنی از جمله ظهور، تکامل و بقای موجودات زیستی فراهم کرده است [1]. پس از شناختن کریستال فتونیک در طبیعت [ ۲]، انتقال طراحی برتر موجود در طبیعت به کاربردهای مهندسی مثل تنظیم نور، لازم است [۳،۴]. پس از کشف electroluminescence پولیمرهای توام [۵]، که وابستگی الکترون بالایی دارند، تلاش‌هایی در زمینه دیودهای ساطع کننده نور (LED )، لیزر، سوییچینگ تمام-نوری، modulatorها، ارتباطات راه دور، پردازش سیگنال، ذخیره سازی داده ، بازسازی تصویر، واحدهای نمایش، فناوریهای منطقی، و محاسبات نوری انجام شد [۶]...