THz and above THz electron or hole oscillations in DNA dimers and trimers

Lambropoulos, Konstantinos; Kaklamanis, K.; Georgiadis, G.; Simserides, Constantinos

doi:10.1002/andp.201400067

Cited by 11 publications

(48 citation statements)

References 20 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Before discussing our RT-TDDFT results, we give a brief summary of the TB picture. In TB, charge transfer between the two bases of a monomer or between the two base pairs of a dimer can be easily analytically solved [8,17,18]. In both cases, it is a movement between the two sites i, j of a two-site system and it is mathematically similar to Rabi oscillations in Quantum Optics [39].…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

RT-TDDFT study of hole oscillations in B-DNA monomers and dimers

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

We employ Real-Time Time-Dependent Density Functional Theory to study hole oscillations within a B-DNA monomer (one base pair) or dimer (two base pairs). Placing the hole initially at any of the bases which make up a base pair, results in THz oscillations, albeit of negligible amplitude. Placing the hole initially at any of the base pairs which make up a dimer is more interesting: For dimers made of identical monomers, we predict oscillations with frequencies in the range f ≈ 20-80 THz, with a maximum transfer percentage close to 1. For dimers made of different monomers, f ≈ 80-400 THz, but with very small or small maximum transfer percentage. We compare our results with those obtained recently via our Tight-Binding approaches and find that they are in good agreement.

show abstract

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…Our calculations for the cases AT(01), TA(01), GC(01), and CG(01) are not included in Fig.1, since they are identical with the cases AT(10), TA(10), GC(10), CG(10), respectively, as expected from base-pair symmetry and found also in Refs. [8,17,18].…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

RT-TDDFT study of hole oscillations in B-DNA monomers and dimers

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Using the TB parameters of Ref. [16], we found [16,28,31] f ≈ 0.25-100 THz, i.e. T ≈ 10-4000 fs, i.e.…”

Section: Dimersmentioning

confidence: 95%

“…In other words, for trimers made of identical monomers, the frequency range is narrower than for dimers. For 0 times crosswise purines, the maximum transfer percentage p = 1, while for 1 or 2 times crosswise purines p < 1 [16,28]. TB II in trimers, generally, does not allow one to strictly determine periodicity; T, f, p, and pf cannot be defined.…”

Section: Trimersmentioning

confidence: 99%

Wire and extended ladder model predict THz oscillations in DNA monomers, dimers and trimers

Lambropoulos

Kaklamanis

Morphis

et al. 2016

J. Phys.: Condens. Matter

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. We call monomer a B-DNA base pair and study, analytically and numerically, electron or hole oscillations in monomers, dimers and trimers. We employ two Tight Binding (TB) approaches: (I) at the base-pair level, using the on-site energies of the base pairs and the hopping parameters between successive base pairs i.e. a wire model, and (II) at the single-base level, using the on-site energies of the bases and the hopping parameters between neighbouring bases, specifically between (a) two successive bases in the same strand, (b) complementary bases that define a base pair, and (c) diagonally located bases of successive base pairs, i.e. an extended ladder model since it also includes the diagonal hoppings (c). For monomers, with TB II, we predict periodic carrier oscillations with frequency f ≈ 50-550 THz. For dimers, with TB I, we predict periodic carrier oscillations with f ≈ 0.25-100 THz. For trimers made of identical monomers, with TB I, we predict periodic carrier oscillations with f ≈ 0.5-33 THz. In other cases, either with TB I or TB II, the oscillations may be not strictly periodic, but Fourier analysis shows similar frequency content. For dimers and trimers, TB I and TB II are successfully compared giving complementary aspects of the oscillations.

show abstract

“…Within the WM, it has been shown that carrier movement in all dimers is strictly periodic [55,247,248]. The frequencies (or periods) are given by Eq.…”

Section: Dimersmentioning

confidence: 99%

Energy structure and charge transport-transfer in molecular wires

Lambropoulos¹,

Λαμπρόπουλος²

View full text Add to dashboard Cite

Μελετάμε θεωρητικά την ενεργειακή δομή και τις ιδιότητες μεταφοράς και μεταβίβασης φορτίου π-συζευγμένων μοριακών συρμάτων, με χρήση παραλλαγών του Προτύπου Ισχυρής Δέσμευσης. Με τον όρο μεταφορά φορτίου εννοείται η χρήση ακροδεκτών και η εφαρμογή εξωτερικής τάσης. Εκκινούμε από μια αναλυτική και αριθμητική μελέτη των φασματικών ιδιοτήτων και της διέλευσης φορτίου σε περιοδικά σύρματα Ισχυρής Δέσμευσης με μια γενικευμένη μονάδα επανάληψης, εστιάζοντας στην επίδραση παραγόντων όπως η ισχύς και η ασυμμετρία της σύζευξης μεταξύ συστήματος και ακροδεκτών στα προφίλ διέλευσης. Στη συνέχεια, η μέθοδος εφαρμόζεται για τη μελέτη ατομικών συρμάτων άνθρακα (ή αλλιώς καρβυνών). Οι καρβύνες είναι η απόλυτη δομή της νανοκλίμακας, έχοντας πάχος μόλις ενός ατόμου άνθρακα, και είναι υποσχόμενες για ηλεκτρονικές εφαρμογές. Δείχνουμε ότι μπορεί να έχουν ωμική, ημιαγωγική ή ανορθωτική συμπεριφορά, ανάλογα με τη δομή τους και τους ακροδέκτες και αναπαράγουμε πειραματικά αποτελέσματα που αφορούν τις καμπύλες ρεύματος-τάσης. Προχωράμε στη μελέτη της ενεργειακής δομής, του εντοπισμού και της μεταφοράς φορτίου σε περιοδικές, ντετερμινιστικές απεριοδικές και τυχαίες δυαδικές ακολουθίες DNA. Η δυνατότητα κατασκευής επιλεγμένων ακολουθιών νουκλεϊκών οξέων παρέχει την ευκαιρία δημιουργίας μοριακών συρμάτων με προσαρμοσμένες ιδιότητες. Εστιάζουμε τη μελέτη μας στη διάδραση μεταξύ της δομής των ακολουθιών και των προαναφερθεισών ιδιοτήτων. Με τον όρο μεταβίβαση φορτίου εννοείται ότι ένας επιπλέον φορέας (οπή ή ηλεκτρόνιο), ο οποίος δημιουργείται ή εισάγεται σε μια συγκεκριμένη θέση, μετακινείται προς προτιμητέες θέσεις. Εστιάζουμε σε πτυχές του φαινομένου όπως το συχνοτικό περιεχόμενο της μεταβίβασης, τις μέσες χρονικά πιθανότητες εύρεσης του φορέα σε κάθε θέση ενός τμήματος DNA και τους καθαρούς μέσους ρυθμούς μεταβίβασης. Εκκινούμε από μικρά τμήματα DNA (αποτελούμενα από ένα, δύο ή τρία ζεύγη βάσεων). Τα αποτελέσματα μας συγκρίνονται με την πιο λεπτομερή, πλην πιο υπολογιστικά κοστοβόρα, μέθοδο Real-Time Time-Dependent Density Functional Theory. Προχωρούμε στη μελέτη διαφόρων κατηγοριών περιοδικών τμημάτων DNA (πολυμερή μονομερών, πολυμερή διμερών, πολυμερή με αυξανόμενη μονάδα επανάληψης). Τέλος συγκρίνουμε τη μεταβίβαση φορτίου σε περιοδικά, ντετερμινιστικά απεριοδικά και τυχαία τμήματα DNA και κάνουμε ορισμένες παρατηρήσεις σε σχέση με τους πειραματικούς ρυθμούς μεταβίβασης φορτίου.

show abstract

THz and above THz electron or hole oscillations in DNA dimers and trimers

Cited by 11 publications

References 20 publications

RT-TDDFT study of hole oscillations in B-DNA monomers and dimers

RT-TDDFT study of hole oscillations in B-DNA monomers and dimers

Wire and extended ladder model predict THz oscillations in DNA monomers, dimers and trimers

Energy structure and charge transport-transfer in molecular wires

Contact Info

Product

Resources

About