Моделирование полярона малого радиуса в цепочке со случайными возмущениями

В ряде публикаций, описывающих биофизические эксперименты по переносу заряда в ДНК, предполагается, что на коротких расстояниях в 2–3 нуклеотидных пары заряд переносится по суперобменному механизму, а в длинных фрагментах заряд формирует полярон, который движется вдоль цепочки под действием температурных флуктуаций. С помощью прямого моделирования мы исследовали динамику полярона малого радиуса в однородной цепочке под действием постоянного электрического поля при конечной температуре окружающей среды. Показано, что в цепочках с параметрами, соответствующими однородным адениновым фрагментам ДНК, переноса заряда по поляронному механизму – последовательного движения полярона с сайта на сайт – нет. Проверка “полярон или делокализованное состояние” основана на контроле средних характеристик: параметра делокализации, положения максимума вероятности и максимального по модулю смещения. Также рассмотрена динамика отдельных реализаций. В цепочке без поля наблюдается режим переключения между состояниями “неподвижный полярон – делокализованное состояние”, и новый полярон возникает на случайном сайте. Под действием постоянного поля заряд в среднем движется по направлению поля, но перенос происходит в делокализованном состоянии.