DNAベースに結合した小さなAGクラスターの特性

ニュートラルシルバークラスター、Ag（n）（n = 1-6）、DNA塩基アデニン（a）、シトシン（c）、グアニン（g）、およびチミン（t）およびの吸収スペクトルへの結合を研究します。シルバークラスターベース複合体。密度汎関数理論（DFT）を使用して、クラスターは二重結合環窒素に結合することを好み、Tへの結合は一般にC、G、およびA. Ag（3）およびAg（4）よりもはるかに弱いことがわかります。強い絆。BADER電荷分析は、Tを除くすべての塩基のベースからクラスターへの軽度の電子移動を示しています。ドナー塩基（C、G、およびA）は、最も低い非占有分子軌道が顕著な突起を持っているクラスターの部位に結合します。クラスターがベースに結合するサイトは、ベースのより高い占有状態の形状によって制御されます。時間依存のDFT計算は、異なる基本クラスター異性体が非常に異なる吸収スペクトルを持っている可能性があることを示しています。特に、隔離成分のエネルギーをはるかに下回るエネルギー、および基本面上の平面クラスターの方向に強く依存する強度で、基本クラスター分子の新しい励起があります。我々の結果は、設計されたDNA構造によって課される結合に対する幾何学的制約が、特定のクラスターベースアセンブリの選択を工学するための実行可能なルートである可能性があることを示唆しています。

We study the binding of neutral silver clusters, Ag(n) (n=1-6), to the DNA bases adenine (A), cytosine (C), guanine (G), and thymine (T) and the absorption spectra of the silver cluster-base complexes. Using density functional theory (DFT), we find that the clusters prefer to bind to the doubly bonded ring nitrogens and that binding to T is generally much weaker than to C, G, and A. Ag(3) and Ag(4) make the stronger bonds. Bader charge analysis indicates a mild electron transfer from the base to the clusters for all bases, except T. The donor bases (C, G, and A) bind to the sites on the cluster where the lowest unoccupied molecular orbital has a pronounced protrusion. The site where cluster binds to the base is controlled by the shape of the higher occupied states of the base. Time-dependent DFT calculations show that different base-cluster isomers may have very different absorption spectra. In particular, we find new excitations in base-cluster molecules, at energies well below those of the isolated components, and with strengths that depend strongly on the orientations of planar clusters with respect to the base planes. Our results suggest that geometric constraints on binding, imposed by designed DNA structures, may be a feasible route to engineering the selection of specific cluster-base assemblies.