[发明专利]一种包含退相干作用的聚合物分子电学性质的模型构建方法及其应用

权利要求书

1.一种包含退相干作用的聚合物分子电学性质的模型构建方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)获取待测分子的结构信息，所述待测分子为八碱基对序列的DNA分子，其序列为SEQID NO：1所示；

(2)本模型中将所述待测分子置于两个纳米级金属电极之间进行模拟电测量；

(3)将所述结构信息用于Gaussian计算中完成密度泛函理论(DFT)计算得到哈密顿量H；

(4)用现象学Büttiker探针，将所述待测分子中电子与分子的晶格振动以及周围的电磁场之间的相互作用考虑入内，构建包含退相干作用的模型，得到费米能量E处的延迟格林函数G^r_M，

其中E为费米能量，单位为eV、H为步骤(3)中所述哈密顿量，单位为eV、I为与H大小相同的单位矩阵，单位为1、∑_L^r为左电极的超前自能，单位为eV、∑_R^r为右电极的超前自能，单位为eV、∑_B为Büttiker探针产生的自能，单位为eV；

(5)计算相干传输率T_LR＝T(E)，

T_LR＝T(E)＝Trace(Γ_LG^r_MΓ_RG^a_M) (2)，

其中Γ_L和Γ_R表示将待测分子放置在左电极或右电极附近时分子能级的扩展，单位为eV、G^a_M为超前格林函数，单位为eV；

(6)待测聚合物的电导G与费米能量E之间的关系为：

其中G₀为量子电导，单位Ω^-1、E_f为费米能级，单位为eV；

或待测聚合物的有效电荷传输率T_eff与费米能量E之间的关系为：

其中T_LR表示左右电极之间的相干电荷传输率，T_LR＝T(E)、Nb为探针数量、i＝1,2,3,...,(Nb+2)、j＝1,2,3,...,Nb、T_L,i为左电极到位点i的电荷传输率、W_ij为位点T_effi到j之间，探针的反射矩阵，W_ij^-1是W_ij的逆矩阵、T_j,R为右电极到位点j的电荷传输率、T_ij为位点i到位点j的电荷传输率；

步骤(3)中所述哈密顿量H按照如下方式计算：

其中H₀为初始哈密顿矩阵，单位为eV、S₀为重叠矩阵，单位为eV、H₀与S₀均通过所述密度泛函理论(DFT)计算得到；

步骤(4)中所述Büttiker探针产生的自能按照如下方式计算：

∑B＝∑∑i (7)，

其中∑i表示第i个探头的去相干作用，由探针和相干系统Γ_i之间的耦合强度决定，即∑i＝-iΓ_i，Γ_i为探针与系统产生的耦合强度，单位为eV；

步骤(5)中所述Γ_L和Γ_R按照如下公式进行计算：

其中为左右电极的超前自能，单位为eV，即/

G^a_M为超前格林函数，单位为eV，即

i代表复数；

所述为左右电极的延迟自能，其中能量E处左右电极的延迟自能/按照如下方式计算：

其中H_ML(R)为待测分子与右电极或左电极之间的耦合的亚哈密顿量，单位为eV、

H_L(R)M为右电极或左电极与待测分子之间的耦合的亚哈密顿量，单位为eV、

g_L(R)(E)为左或右半无限电极的延迟表面格林函数；

所述g_L(R)(E)按照如下方法计算：

其中H_LL和H_RR为哈密顿矩阵H的子矩阵，H_LL为左电极与左电极之间的耦合的亚哈密顿量，单位为eV、H_RR为右电极与右电极之间的耦合的亚哈密顿量，单位为eV、

I_LL(RR)为与H_LL(RR)大小相同的单位矩阵，单位为1；

所述W_ij按照如下公式计算：

W_ij＝[(1-R_ii)δ_ij-T_ij(1-δ_ij)] (11)，

其中δ_ij为克罗内克函数、T_ij为位点i到位点j的电荷传输率、R_ii为探针i处的反射率，

其中N＝Nb+2。