О когерентном электронном транспорте в наноконтактах «Nb – DNA – Nb»

Abstract

В рамках полуэмпирического метода Хюккеля исследован когерентный электронный транспорт наносистемы «Nb – DNA – Nb». Расчет реализован в программе Atomistix ToolKit with Virtual NanoLab. Рассчитаны спектр пропускания, вольтамперная характеристика и дифференциальная проводимость наносистемы. Показано, что в интервале напряжении смещения Vbias = – 0,8÷0,8 В фрагмент молекулы ДНК ведет себя как диэлектрик и через него не течет электрический ток, при этом на вольтамперной характеристике наноконтакта формируется разрыв напряжения с шириной 1,6 В. В области контактирования ядра наносистемы (фрагмента ДНК) с ниобием имеет место ограничение транспорта квазичастиц через наноконтакт, подобное кулоновской блокаде, но этот эффект вносит незначительный вклад в электротранспорт наносистемы. Полученные результаты могут быть полезными для расчетов перспективных элементов органической наноэлектроники.

The coherent electronic transport of a nanosystem “Nb – DNA – Nb” was investigated, within the semiempirical Hückel’s method. The calculation was implemented in the Atomistix ToolKit with Virtual NanoLab. The transmission spectrum, the current-voltage characteristic, and the differential conductivity of the nanosystem were calculated. It is shown that in the range of the bias voltage Vbias = – 0.8 ÷ 0.8 V, the fragment of the DNA molecule behaves like a dielectric and through it does not flow electric current, while a volt-ampere characteristic of the nanocontact forms a voltage discontinuity with a width of 1.6 V. In the field of contacting the nucleus of the nanosystem (DNA fragment) with niobium, quasi-particle transport is restricted through nanocontacts, similar to the Coulomb blockade, but this effect makes a minor contribution to the electric transport of the nanosystem. The obtained results can be useful for calculations of promising elements of organic nanoelectronics.