Дырочная проводимость в неоднородных фрагментах ДНК

Особенности миграции катион-радикала (дырки) в гетерогенной ДНК исследованы с помощью замкнутой системы уравнений корреляционных функций для коэффициента проводимости на основе выражения Кубо. Замыкание цепочки производилось путем отбрасывания корреляций выше второго порядка. Полученная система нелинейных дифференциальных уравнений была исследована как аналитически, так и численно. С помощью формулы Кубо изучена относительная подвижность дырки в гетерогенных фрагментах ДНК. Продемонстрирована важная роль поляризации среды, обусловленной взаимодействием дырок с колебаниями нуклеотидных пар, в процессах переноса. Энергия данного взаимодействия может превышать энергию колебаний в 10 раз. Показано, что скорость переноса между соседними парами оснований ДНК в одномерном случае почти не зависит от более удалённых пар. Осцилляции плотности заряда происходят в пикосекундном масштабе времени, однако скорости переноса дырки, получаемые усреднением по этим осцилляциям, оказались весьма близкими к экспериментальным данным. Полученная зависимость скорости переноса дырки между двумя гуаниновыми основаниями от числа находящихся между ними адениновых оснований также хорошо согласовалась с экспериментами. Кроме того, исследована зависимость скорости переноса от температуры. Показано, что основной вклад в процесс транспорта заряда при $300$ K вносит прыжковый механизм переноса.