《DNA分子和蛋白質分子的自旋輸運性質研究》是依託中南大學，由郭愛敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：DNA分子和蛋白質分子的自旋輸運性質研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭愛敏
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
最近，關於雙螺旋DNA分子和單鏈螺旋蛋白質分子具有自旋過濾效應的實驗引起了各國研究團隊對生物分子自旋輸運性質的廣泛關注。基於我們的工作基礎和相關的實驗研究進展，本項目擬開展對DNA分子和蛋白質分子自旋輸運性質的理論研究。具體包括：(1) 深入研究磷酸-五碳糖、基因突變等因素對雙螺旋DNA分子自旋輸運的影響；(2) 深入研究分子序列、溫度等因素對單鏈螺旋蛋白質分子自旋輸運的影響；(3) 構建合理的DNA衍生物自旋輸運模型，研究其自旋輸運性質。通過這些研究，能深入地了解有些生物分子自旋輸運的物理機制，解釋相關的實驗現象，並尋找提高這些生物分子自旋過濾效率的途徑以及建立自旋輸運參數與基因突變的內在聯繫。該研究既有一定的創新性和基礎科學價值，也為製備生物分子自旋器件提供理論依據。
結題摘要
近來，DNA、蛋白質等有機螺旋分子體系的量子輸運性質引起了人們的廣泛關注，特別是有機螺旋分子具有自旋過濾效應的研究成果。另外，拓撲絕緣體是目前凝聚態和材料物理最熱門的研究領域之一。本項目以DNA分子、蛋白質分子等低維體系為研究對象，利用理論建模和數值計算方法研究了這些體系的自旋輸運和拓撲性質。本項目主要研究內容包括：（1）蛋白質、螺烯和非手性分子等體系的自旋過濾效應；（2）DNA、蛋白質等有機螺旋分子體系的拓撲態和量子泵；（3）拓撲絕緣體等其他凝聚態體系的量子輸運性質。通過本項目研究，所取得的主要成果包括：（1）研究了蛋白質分子和螺烯分子的自旋輸運性質，解釋了實驗現象；預測非手性分子的自旋過濾效應，將自旋電子學研究推廣到更一般的非手性分子體系；預測DNA、蛋白質等有機螺旋分子存在拓撲態，將拓撲態研究推廣到生物和有機螺旋分子體系；研究了台階缺陷對三維拓撲絕緣體表面態的影響；（2）在物理學重要期刊Physical Review B發表SCI論文11篇；（3）協助指導博士研究生1人次，已獲得博士學位。總而言之，本項目的研究成果為設計新型自旋器件和分子器件提供了理論基礎和新途徑，具有重要的科學指導意義。
