电势降落对DNA分子器件电荷输运的影响

康大伟，孙孟乐，尤景汉，姬江涛

(1.河南科技大学a.物理与工程学院;b.车辆与动力工程学院，河南 洛阳471003;2.洛阳理工学院 数理部，河南 洛阳471023)

0 前言

随着器件小型化和电路高集成度的发展，传统的集成电路将走到其物理极限。为了克服这一难题，一门新的多领域交叉学科——分子电子学应运而生。分子电子学是利用组装和合成工艺直接从分子尺度上“从下到上”的设计电路。脱氧核糖核酸(DNA)作为一种生物大分子，由于其独有的自组装和自识别特性，特别适合分子电子学的要求，DNA分子中的电荷输运性质已经成为生命科学、化学、物理学等多个交叉学科的研究热点。随着纳米技术的发展，近年来有很多实验直接将单个或一束DNA分子连接到金属电极间，来测量它的电导。这些实验可以更直接的揭示DNA的导电性质，也为DNA作为分子器件的可能性进行了直接的实验验证［1］。这类实验的结果比较复杂，揭示DNA分子可能是绝缘体、半导体、导体甚至超导体［2－7］。导电性的多样结果一是源于DNA本身的性质，DNA的多种序列和分子形态;二是来源于外界环境的影响:温度，溶液中的离子，电极与DNA分子的接触［8－11］。在直接测量实验中，金属电极与DNA分子界面处的良好接触是实验可重复性的一个重要因素，因此有必要研究界面的影响。DNA分子与电极间的连接是实验结果可重复性的一个关键因素，降低界面处的接触电阻是提高器件导电特性的一个有效途径。最近的实验中［12］，DNA分子器件中出现了负微分电导现象，实验结果发现通过DNA分子的电流随着电压的升高反而出现了下降的趋势。……