جایگزیدگی و انتقال اسپین الکترون ها در توالی های دی ان ای در اثر تابش نور لیزر

اعمال شرایط محیطی مختلف به سامانه ‏های زیستی جهت بررسی و ایجاد جریان‏ های اسپینی از زمینه‏ های مطالعاتی نو ظهور در حال پیشرفت است. اخیرا بررسی جریان‏های اسپینی با اعمال دما به عنوان اثرات محیط توجه دانشمندان زیادی را به خود اختصاص داده است. از طرفی در علم اسپینترونیک از اسپین و جریان‏های اسپینی الکترون به منظور پردازش، حفظ و انتقال امن اطلاعات استفاده می ‏شود. با توجه به کاربردهای گسترده لیزر در علوم پزشکی، در این مطالعه با به کارگیری لیزر مادون قرمز به منظور اعمال حرارت روی سلول به بررسی شرایط ایجاد و هدایت جریان ‏های اسپینی ناشی از حرارت محیط پرداخته می‏شود.

برای این منظور، توالی‏های مختلف مولکول DNA به عنوان مولکول مرکزی، تعبیه شده در حمام حرارتی جهت شبیه‏ سازی اثرات محیطی (که در این مطالعه پرتو نور لیزر می‏ باشد) را در نظر می گیریم و از دو انتها زنجیره مولکول را به الکترودهایی در ولتاژهای قابل کنترل متصل می‏کنیم. با تغییر ولتاژ الکترودها و فرکانس حمام در طول توالی‏های مختلف، شرایط ایجاد جریان‏ های اسپینی بررسی می‏شود.

در تعداد جفت بازهای کمتر، سیستم، رفتار جایگزیده از خود نشان می‏دهد. نتایج به دست آمده با به کارگیری ابزارهای آشوب کوانتومی مشخص می‏کند که با افزایش طول توالی در زنجیره DNA تقارن‏های سیستم شکسته و تابع موج اسپینی سیستم از حالت جایگزیدگی خارج می شود و سیستم به سمت ایجاد جریان‏های اسپینی می‏رود.

با استفاده از تغییرات ایجاد شده در محیط سلولی ناشی از تابش لیزر می‏توان سیستمی برای ایجاد و هدایت جریان‏های اسپینی طراحی کرد به‏ طوری که بتوان با به کارگیری جریان‏ های اسپینی، ذخیره و انتقال اطلاعات در اسپینترونیک مولکولی را بهبود داد.