We investigate the charge transfer characteristics of one and two excess charges in a DNA base-pair dimer using a model Hamiltonian approach. The electron part comprises diagonal and off-diagonal Coulomb matrix elements such a correlated hopping and the bond-bond interaction, which were recently calculated by Starikov [E. B. Starikov, Phil. Mag. Lett. {\bf 83}, 699 (2003)] for different DNA dimers. The electronic degrees of freedom are coupled to an ohmic or a super-ohmic bath serving as dissipative environment. We employ the numerical renormalization group method in the nuclear tunneling regime and compare the results to Marcus theory for the thermal activation regime. For realistic parameters, the rate that at least one charge is transferred from the donor to the acceptor in the subspace of two excess electrons significantly exceeds the rate in the single charge sector. Moreover, the dynamics is strongly influenced by the Coulomb matrix elements. We find sequential and pair transfer as well as a regime where both charges remain self-trapped. The transfer rate reaches its maximum when the difference of the on-site and inter-site Coulomb matrix element is equal to the reorganization energy which is the case in a GC-GC dimer. Charge transfer is completely suppressed for two excess electrons in AT-AT in an ohmic bath and replaced by damped coherent electron-pair oscillations in a super-ohmic bath. A finite bond-bond interaction $W$ alters the transfer rate: it increases as function of $W$ when the effective Coulomb repulsion exceeds the reorganization energy (inverted regime) and decreases for smaller Coulomb repulsion.


翻译:我们使用汉密尔顿模型方法,调查DNA基底底底底底底膜中1和2个超额收费的电源转移特性。电子部分包括二角和非对角库伦基底基底膜的矩阵元素,如相关购物和债券-债券互动,这些元素最近由Starikov[E.B.Starikov,Phil.Mag.Lett. abf 83},699(2003)]对不同的DNA角体进行计算。电子自由度与一个Omomic或超级人工浴相伴,作为消散环境。我们在核隧道系统中采用数字再整顿组方法,并将结果与马库斯基理论进行热激活制度比较。对于现实参数而言,至少一个收费从捐赠者转移到两个超额电子空间的接受者,大大超过单一电荷部门的接收者。此外,动态受到库伦基基矩阵要素的强烈影响。我们发现连续和配对调的转换以及两个系统都保持自我操纵。当内基底的内基体超额能量转换速度时,当基底的内基底的能量转换速度与内基底的能量转换速度为电基体的能量转换速度比值时,则会的能量转换速度将能量转换速度降低。

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