fa مهندسی یک آشکارساز زیستی با استفاده از اثر پیزوفوتوترونیک در زنجیره‎ های DNA عمومى General پژوهشي Research <div style="text-align: justify;"><span style="font-family:Tahoma;"><span style="font-size:12px;"><span style="line-height:2;"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><span class="StyleLatinHelveticaComplex2LotusLatin12ptComple"><span style="color:black"><b><span lang="AR-SA"><span style="color:red">اهداف:</span></span></b></span></span><span lang="AR-SA"> پیزوفوتوترونیک دانش نو</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">ظهوری است که در سال‌</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">های اخیر توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. این پدیده مبتنی بر تاثیر همزمان تابش نور و تنش مکانیکی بر ترابرد الکتریکی مواد نیمه‌</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">رساناست. در این کار، پدیده پیزوفوتوترونیک در زنجیره‌</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">های زیستی </span><span dir="LTR">DNA</span><span lang="AR-SA"> مطالعه می‌</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">شود. با بررسی همزمان این دو محرک خارجی می</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">توان بهترین شرایط را برای عبور جریان الکتریکی از توالی‌</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">های </span><span dir="LTR">DNA</span> بدست آورد و از آن برای طراحی آشکار<span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">سازهای اپتیکی و پیزوالکتریکی (پیزوفوتوترونیکی) استفاده کرد.</span></span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><span class="StyleLatinHelveticaComplex2LotusLatin12ptComple"><span style="color:black"><b><span lang="AR-SA"><span style="color:red">مواد و روش</span></span><span lang="FA"><span style="color:red">‌</span></span><span lang="AR-SA"><span style="color:red">ها:</span></span></b></span></span> <span lang="AR-SA">در این کار، با مطالعه همزمان اثر تنش مکانیکی و نور تابشی به بررسی جریان عبوری از توالی‌</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">های مختلف </span><span dir="LTR">DNA</span><span lang="AR-SA"> می‌پردازیم. ما از هامیلتونی مدل پیرارد، بیشاپ و داکسیوس(</span><span dir="LTR">PBD</span><span lang="AR-SA">) که با اثرات میدان الکتریکی نور تابشی توسط لیزر و تنش مکانیکی ناشی از یک نیروی خارجی تصحیح شده است، استفاده می</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">کنیم. سپس با بدست آوردن معادلات تحول سیستم و محاسبه جریان الکتریکی عبوری از توالی مدنظر، ترابرد الکتریکی سیستم را مطالعه می</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">کنیم.</span><span lang="FA" style="font-family:IRLotus"></span></span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><span class="StyleLatinHelveticaComplex2LotusLatin12ptComple"><span style="color:black"><b><span lang="AR-SA"><span style="color:red">یافته&rlm;‌ها:</span></span></b></span></span> <span lang="AR-SA">نتایج نشان می</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">دهند که با تغییرات ولتاژ نواحی شبه</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">اهمی در نمودار مشخصه جریان - ولتاژ مشاهده می شود که برای طراحی یک ابزار الکتریکی رایج می</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">تواند مورد استفاده قرار گیرد. سپس با افزایش ولتاژ، شیب نمودار</span> <span lang="AR-SA">مشخصه جریان - ولتاژ به منفی تغییر می</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">کند، به عبارتی شاهد بروز پدیده مقاومت دیفرانسیلی منفی (</span><span dir="LTR">NDR</span><span lang="AR-SA">) هستیم. ناحیه </span><span dir="LTR">NDR</span><span lang="AR-SA"> می تواند برای طراحی سوئیچ‌</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">های قابل کنترل مورد استفاده قرار گیرد. مجدداً با افزایش ولتاژ شاهد تکرار متناوب این نواحی هستیم. بیشترین جریان از توالی </span><span dir="LTR">CG-20 bp</span><span lang="AR-SA"> در دمای اتاق (</span><span dir="LTR">300 K</span><span lang="AR-SA">) عبور می</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">کند و با افزایش دما جریان عبوری از توالی کاهش می</span><span lang="FA">&lrm;</span><span lang="AR-SA">یابد. </span></span></span><br> <span class="StyleLatinHelveticaComplex2LotusLatin12ptComple"><span style="color:black"><b><span dir="RTL" lang="AR-SA"><span style="color:red">نتیجه‌&rlm;گیری:</span></span></b></span></span> <span dir="RTL" lang="AR-SA">تنش مکانیکی و تابش نور می</span><span dir="RTL" lang="FA">&lrm;</span><span dir="RTL" lang="AR-SA">توانند از عوامل تاثیرگذار بر ترابرد الکتریکی یک سیستم زیستی بر</span><span dir="RTL" lang="FA">&lrm;</span><span dir="RTL" lang="AR-SA">مبنای </span>DNA باشد. می<span dir="RTL" lang="FA">&lrm;</span><span dir="RTL" lang="AR-SA">توان گفت با تنظیم شدت و فرکانس نیروی اعمالی و نور تابشی می</span><span dir="RTL" lang="FA">&lrm;</span><span dir="RTL" lang="AR-SA">توان جریان عبوری را کنترل کرد که در طراحی ابزارهای پیزوفوتوترونیکی کاربرد دارد. ابزارهای پیزوفوتوترونیکی، یکی از اجزای اصلی آشکارسازها و حسگرهای زیستی هستند که می</span><span dir="RTL" lang="FA">&lrm;</span><span dir="RTL" lang="AR-SA">توانند در تشخیص بیماری</span><span dir="RTL" lang="FA">&lrm;</span></span><span dir="RTL" lang="AR-SA"><span style="line-height:115%"><span style="line-height:2;">ها و علل آنها نقش بسزایی داشته باشند.</span> </span></span></span></span></div> <span style="font-size:11pt"><span style="line-height:normal"><span style="font-family:Calibri,sans-serif"><b><i><span style="font-size:10.5pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""><span style="color:red">Objectives:</span></span></span></i></b><span style="font-size:10.5pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""> Piezophototronic is an emerging field that has attracted the attention of many researchers in recent years. This phenomenon is based on the simultaneous effect of light radiation and mechanical stress on the electrical transport of semiconductors. In this work, the piezo phototronic phenomenon in biological DNA chains is studied. By simultaneously investigating these two external stimuli, the best conditions for flowing electric current through DNA sequences can be obtained and used to design optical and piezoelectric (piezo phototronic) detectors.</span></span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="line-height:normal"><span style="font-family:Calibri,sans-serif"><b><i><span style="font-size:10.5pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""><span style="color:red">Method & Materials:</span></span></span></i></b><span style="font-size:10.5pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""> In this work, we study the electrical current through different DNA sequences by simultaneously investigating the effect of mechanical stress and light radiation. We use the Hamiltonian model of Peyrard, Bishop and Dauxois (PBD) modified by the effects of electric field of light radiation by laser and mechanical stress caused by an external force. Then, by obtaining the evolution equations of the system and calculating the electric current through the sequence, we study the electrical transport of the system.</span></span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="line-height:normal"><span style="font-family:Calibri,sans-serif"><b><i><span style="font-size:10.5pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""><span style="color:red">Results:</span></span></span></i></b><span style="font-size:10.5pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""> The results show that pseudo-ohmic regions are observed in the current-voltage characteristic diagram through the voltage variation, which can be used for designing a trivial electrical device. Then, with increasing voltage, the slope of the current-voltage characteristic diagram changes to negative. In other words, we observe negative differential resistance (NDR) phenomenon in some parameter values. The NDR region can be used for designing controllable switches. Again, with increasing voltage, we observe that such regions repeat periodically. The highest current flows through the CG-20 bp sequence at room temperature (300K) and with increasing temperature, the current through the sequence decreases.</span></span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="line-height:normal"><span style="font-family:Calibri,sans-serif"><b><i><span style="font-size:10.5pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""><span style="color:red">Conclusion:</span></span></span></i></b><span style="font-size:10.5pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""> Mechanical stress and light radiation can be influential factors on the electrical transport of a biological system based on DNA. It can be said that by adjusting the intensity and frequency of the applied force and light radiation, the current through the system can be controlled, which is useful in designing piezo phototronic devices. Piezo phototronic devices are one of the main components of detectors and biosensors that can play a significant role in diagnosing diseases and their causes.</span></span></span></span></span><br> &nbsp; پیزوفتوترونیک, مقاومت دیفرانسیلی منفی, دی ان ای, تنش مکانیکی, میدان الکتریکی نور Piezo phototronic, Negative differential resistance (NDR), DNA, Mechanical stress, Electrical field of light 43 52 http://icml.ir/browse.php?a_code=A-10-416-9&slc_lang=fa&sid=1 Amin Zeynalzadeh امین زینال زاده 1050031947532846004477 1050031947532846004477 No Department of Physics, Urmia University of Technology, Urmia, Iran گروه فیزیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران Samira Fathizadeh سمیرا فتحی زاده s.fathizadeh@sci.uut.ac.ir 1050031947532846004478 1050031947532846004478 Yes Department of Physics, Urmia University of Technology, Urmia, Iran گروه فیزیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران