DNA無序算法的改進及其應用.pdf

1、DNA是二十世紀人類對自身探索的一個里程碑,但至今DNA仍有許多未解之謎,然而隨著生物、物理、化學等學科的交叉及納米技術的飛速進展,人們對DNA的研究日益增多。DNA自身的自組裝性、可識別性以及生物特性使DNA成為一種潛在的納米器件材料,最近關于DNA纏繞碳納米管的研究和DNA編織材料的突破,更促使人們對DNA的物理性質進行深入的理論研究。本文通過對無序DNA體系的緊束縛模型本征問題的算法進行改進及部分創(chuàng)新,以及應用此算法對不同鏈數的D

2、NA電子結構進行研究,以期探索DNA較普遍的一些規(guī)律。
　　 本研究分為兩部分：首先本文對于DNA緊束縛模型的本征問題求解算法進行了改進,提出了基于Dean方法的均分法本征值算法,避免了步進法的一些缺點,另外通過結合零點位移的反冪法和逆迭代法,得到一個本征矢的算法,此算法在使用均分法的結果基礎上可快速得到精確的本征矢,與此同時可修正所輸入的本征值,使其更精確。利用這一特點,本文將均分法與本征矢算法相結合,提出了一個綜合優(yōu)化的方法

3、,并通過與其它算法的比較,證明本文本征問題綜合算法的精度可控,效率較高。
　　 本文應用以上方法探索不同鏈數的DNA的的電子結構規(guī)律。首先通過哈密頓量和布洛赫函數,求得了對雙鏈的poly(G)－poly(C)DNA和四鏈的G4-DNA的能帶公式,并同時對含有磷酸糖骨架的DNA的能帶公式一并計算,得出能帶結構圖,并從中看到了能級分裂的現象。在態(tài)密度分布圖中,通過改變鏈間躍遷積分和鏈內躍遷積分的值,我們可得到兩種模型的能態(tài)密度的分布