امکان‌سنجی تئوری استفاده از نانوحلقۀ کربنی آرمچیر و زیگزاگ برای توالی‌یابی مولکول زیستی دی‌ان‌ای به روش نظریه‌تابعی چگالی

در این پژوهش برهمکنش بازهای دی‌ان‌ای با نانوحلقه های آرمچیر (armchair) و زیگزاگ (zigzag) بررسی شدند. مطالعات بر پایه‌نظریه‌تابعی چگالی براساس تابعی هیبریدی b3lyp است. برای بالا بردن دقت مطالعه از تصحیح انرژی واندروالسی ناشی از برهمکنش دوقطبی استفاده شده است. انتقال بار الکتریکی خالص بین پایه های دی‌ان‌ای با نانوحلقه مشاهده نشد. این موضوع نشان از جذب فیزیکی بین نانوحلقه و پایه‌های دی‌ان‌ای است. مقدار برهمکنش بین نانوحلقۀ کربنی آرمچیر(9/9) و نانوحلقۀ زیگزاگ (15/0) به ترتیب به صورت گوانین > آدنین > سیتوزین > تیمین و آدنین ≈ گوانین > سیتوزین > تیمین است. بنابراین احتمالاً نانوحلقۀ آرمچیر(9/9) توانایی توالی‌یابی مولکول دی‌ان‌ای را دارد.

theoretical investigation of using armchair and zigzag ‎carbon nano rings for dna sequencing based on density ‎functional theory

based on density functional theory (dft) at the b3lyp level, we investigated the interaction of dna nucleobases with carbon nano-rings in armchair and zigzag shapes. van der waals correction was applied to describe the long range term of bipolar interaction. results indicate that a net electric charge was not transferred between the dna bases and the carbon nano-rings. this indicates the interaction is of physical type. outcomes show the following order for the strength of the interaction between the carbon nano-ring (9,9) and the four dna nucleobases: guanine > adenine > cytosine > thymine. the corresponding order for the zigzag carbon nano-ring (15.0) is adenine ≈ guanine > cytosine > thymine, suggesting carbon nano-ring (9,9) may have a potential to specify the sequencing of dna.