Ultrafast energy relaxation dynamics of directly linked porphyrin arrays

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 104, Issue 15, 2000, Pages 3287-3298

  Cho, Hyun Sun ^a,b   Song, Nam Woong ^a   Kim, Yong Hee ^a   Jeoung, Sae Chae ^a   Hahn, Sangjoon ^a   Kim, Dongho ^a   Kim, Seong Keun ^b   Yoshida, Naoya ^c   Osuka, Atsuhiro ^c  

^a Korea Research Institute of Standards and Science   (South Korea)

^b Seoul National University   (South Korea)

^c KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HIGH-ENERGY EXCITON SORET BANDS; PHOTOEXCITATIONS; ULTRAFAST ENERGY RELAXATION DYNAMICS;

ABSORPTION; ANISOTROPY; CHEMICAL RELAXATION; DIFFUSION IN SOLIDS; ENERGY DISSIPATION; FLUORESCENCE; LIGHT POLARIZATION; MOLECULAR DYNAMICS; ORGANIC SOLVENTS; SPECTROSCOPIC ANALYSIS; SYNTHESIS (CHEMICAL); ULTRAFAST PHENOMENA;

PORPHYRINS;

EID: 0033732396     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9942623     Document Type: Article

References (134)

1. (a) Photosynthetic Light-Harvesting Systems; Scheer, H., Schneider, S., Eds.; de Gruyter: Berlin, 1988.
2. (b) Pearlstein, R. M. In Chlorophylls; Scheer, H., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1991; p 1047.
3. (c) Sundström, V.; van Grondell, R. In Chlorophylls; Scheer, H., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1991; p 1097.
4. (d) van Grondell, R.; Dekker, J. P.; Gillbro, T.; Sundström, V. Biochim. Biophys. Acta 1994, 1187, 1.
5. (e) Sundström, V.; Pullerits, T.; van Grondelle, R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2327.
6. (a) Deisenhofer, J.; Epp, O.; Miki, K.; Huber, R.; Michel, H. J. Mol. Biol. 1984, 180, 385;
7. Nature (London) 1985, 318, 618.
8. (b) Chang, C.-H.; Tiede, D.; Tang, J.; Smith, U.; Norris, J.; Shiffer, M. FEBS Lett. 1986, 205, 82.
9. (c) Scherer, P. O. J.; Fischer, S. F. In Chlorophylls; Scheer, H., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1991; p 1079.
10. (d) Parson, W. W. In Chlorophylls; Scheer, H., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1991; p 1153.
11. (e) Warshel, A.; Parson, W. W. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6143.
12. (f) Knapp, E. W.; Fischer, S. F.; Zinth, W.; Sander, M.; Kaiser, W.; Deisenhofer, J.; Michel, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 8463
13. (a) Andre, J. J.; Holczer, K.; Petit, P.; Riou, M.-T.; Clarisse, C.; Even, R.; Fourmigue, M.; Simon, J. Chem. Phys. Lett. 1985, 115, 463.
14. (b) Maitrot, M.; Guillaud, G.; Boudjema, B.; Andre, J. J.; Strzelecka, H.; Simon, J.; Even, R. Chem. Phys. Lett. 1987, 133, 59.
15. (c) Turek, P.; Petit, P.; Andre, J.-J.; Simon, J.; Even, R.; Boudjema, B.; Guillaud, G.; Maitrot, M. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 5119.
16. Hoffman, B. M.; Ibers, J. A. Acc. Chem. Res. 1983, 16, 15.
17. (a) Collman, J. P.; Anson, F. C.; Barnes, C. E.; Bencosme, C. S.; Geiger, T.; Evitt, E. R.; Kreh, R. P.; Meier, K.; Pettman, R. B. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 2694.
18. (b) Collman, J. P.; Bencosme, C. S.; Barnes, C. E.; Miller, B. D. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 2704.
19. (c) Ni, C. L.; Abdalmuhdi, I.; Chang, C. K.; Auston, F. C. J. Phys. Chem. 1987, 91, 1158.
20. (a) Gregg, B. A.; Fox, M. A.; Bard, A. J. J. Phys. Chem. 1990, 94, 1586.
21. (b) Liu, C.-Y.; Pan, H.-L.; Fox, M. A.; Bard, A. J. Science 1993, 261, 897.
22. (a) Anderson, H. L.; Martin, S. J.; Bradley, D. D. C. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1994, 33, 655.
23. (b) Anderson, H. L. Inorg. Chem. 1994, 33, 972.
24. (a) Pellin, M. J.; Wasielewski, M. R.; Kaufmann, K. J. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 1868.
25. (b) Bucks, R. R.; Boxer, S. G. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 340.
26. (c) Wasielewski, M. R. In Chlorophylls; Scheer, H., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1991; p 269.
27. (d) Johnson, D. G.; Svec, W. A.; Wasielewski, M. R. Isr. J. Chem. 1988, 28, p 193.
28. (e) Johnson, S. G.; Small, G. J.; Johnson, D. G.; Svec, W. A.; Wasielewski, M. R. J. Phys. Chem. 1989, 93, 5437.
29. (f) Petke, J. D.; Maggiora, G. M. J. Chem. Phys. 1986, 84, 1640.
30. (g) LaLonde, D. E.; Petke, J. D.; Maggiora G. M. J. Phys. Chem. 1988, 92, 4746.
31. (h) Thompson, M. A.; Zerner, M. C.; Fajer, J. J. Phys. Chem. 1990, 94, 3820.
32. (a) Gouterman, M.; Holten, D.; Lieberman, S. Chem. Phys. 1977, 25, 139.
33. (b) Chang, C. K. J. Heterocycl Chem. 1977, 14, 1285.
34. (c) Ichimura, K. Chem. Lett. 1977, 641.
35. (d) Kagan, N. E.; Mauzerall, D.; Merrifield, R. B. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 5484.
36. (e) Paine, J. B., III; Dolphin, D.; Gouterman, M. Can. J. Chem. 1978, 56, 1712.
37. (f) Collman, J. P.; Chong, A. O.; Jameson, G. B.; Oakley, R. T.; Rose, E.; Schmittou, E. R.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 516.
38. (g) Konishin, S.; Hoshino, M.; Imamura, M. J. Phys. Chem. 1982, 86, 4888.
39. (h) Brookfield, R. L.; Ellul, H.; Harriman, A. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1985, 81, 1837.
40. (I) Kaizu, Y.; Misu, N.; Tsuji, K.; Kaneko, Y.; Kobayashi, H. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1985, 58, 103.
41. (j) Kaizu, Y.; Maekawa, H.; Kobayashi, H. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4234.
42. (k) Osuka, A.; Maruyama, K. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 4454.
43. (l) Gurinovich, G. P.; Zenkevich, E. I.; Shulga, A. M.; Sagun, E. I.; Suisalu, A. Zh. Prikl. Spektrosk. 1984, 41, 446 (in Russian).
44. (m) Zenkevich, E. I.; Shulga, A. M.; Chernook, A. V.; Filatov, I. V.; Gurinovich, G. P. Teor. Eksp. Khim. 1989, p 295.
45. (n) Eriksson, S.; Källebring, B.; Larsson, S.; Mårtensson, J.; Wennerström, O. Chem. Phys. 1990, 146, 165.
46. (o) Kobayashi, N.; Numao, M.; Kondo, R.; Nakajima, S.; Osa, T. Inorg. Chem. 1991, 30, 2241.
47. (p) Buchler, J. W.; Knoff, M. In Optical Properties and Structure of Tetrapyrroles; Blauer, G., Sund, H., Eds.; de Gruyter: Berlin, 1985; p 91.
48. (q) Buchler, J. W.; De Cian, A.; Fischer, J.; Kihn-Botulinski, M.; Weiss, R. Inorg. Chem. 1988, 27, 339.
49. (r) Martin, P. C.; Arnold, J.; Bocian, D. F. J. Phys. Chem. 1993, 97, 1332.
50. (s) Bilsel, O.; Milam, S. N.; Girolami, G. S.; Suskick, K. S.; Holten, D. J. Phys. Chem. 1993, 97, 7216.
51. (f) Kadish, K. M.; Moninot, G.; Hu, Y.; Dubois, D.; Ibnlfassi, A.; Barbe, J.-M.; Guilard, R. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8153.
52. (u) Collman, J. P.; Prodolliet, J. W.; Leidner, C. R. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 2916.
53. (a) Gasyna, Z.; Kobayashi, N.; Stillman, M. J. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1989, 2397.
54. (b) Dodsworth, E. S.; Lever, A. B. P.; Seymour, P.; Leznoff, C. C. J. Phys. Chem. 1985, 89, 5698.
55. (c) Ciliberto, E.; Doris, K. A.; Pietro, W. J.; Reisner, G. M.; Ellis, D. E.; Fragala, I.; Herbstein, F. H.; Ratner, M. A.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 7748.
56. (d) Yoon, M.; Cheon, Y.; Kim, D. Photochem. Photobiol. 1993, 58, 31.
57. (e) Markovitsi, D.; Tran-Thi, T.-H.; Even, R.; Simon, J. Chem. Phys. Lett. 1987, 137, 107.
58. (f) Ohno, O.; Ishikawa, N.; Matsuzawa, H.; Kaizu, Y.; Kobayashi, H. J. Phys. Chem. 1989, 93, 1713.
59. (g) Kobayashi, N. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1991, 1203.
60. (h) Kobayashi, N.; Lam, H.; Nevin, W. A.; Janda, P.; Leznoff, C. C.; Koyama, T.; Monden, A.; Shirai, H. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 879.
61. (a) Ponomarev, G. V.; Borovkov, V.; Sugiura, K.-I.; Sakata, Y.; Shul'ga, A. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 2153.
62. (b) Senge, M.; Gerzevske, K.; Vicente, M.; Forsyth, T.; Smith, K. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1993, 32, 750.
63. (c) Ponomarev, G.; Borovkov, V.; Shul'ga, A.; Sakata, Y. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 1927.
64. (d) Senge, M.; Vicente, M.; Gerzevske, K.; Forsyth, T.; Smith. K. Inorg. Chem. 1994, 33, 5625.
65. (e) Higuchi, H.; Takeuchi, M.; Ojima, J. Chem. Lett. 1996, 593.
66. (a) Lin, V. S.-Y.; DiMagno, S. G.; Therien, M. J. Science 1994, 264, 1105.
67. (b) Lin, V. S.-Y.; Therien, M. J. Chem.-Eur. J. 1995, 1, 645.
68. Arnold, D.; Nitschinsk, L. Tetrahedron 1992, 48, 8781.
69. Anderson, H. L. Inorg. Chem. 1994, 33, 972.
70. Arnold, D.; Nitschinsk, L. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 693.
71. Vicente, M. G. H.; Smith, K. J. Org. Chem. 1991, 56, 4407.
72. Osuka, A.; Liu, B.-L.; Maruyama, K. Chem. Lett. 1993, 949.
73. Burrell, A.; Officer, D.; Reid, D. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 900.
74. (a) Osuka, A.; Maruyama, K.; Yamazaki, I.; Tamai, N. Chem. Phys. Lett. 1990, 165, 392.
75. (b) Osuka, A.; Maruyama, K.; Mataga, N.; Asahi, T.; Yamazaki, I.; Tamai, N. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4958.
76. Yang, S. I.; Lammi, R. K.; Seth, J.; Riggs, J. A.; Arai, T.; D. Kim; Bocian, D. F.; Holten, D.; Lindsey, J. S. J. Phys. Chem. B1998, 102, 9426.
77. Seth, J.; Palaniappan, V.; Johnson, T. E.; Prathapan, S.; Lindsey, J. S.; Bocian, D. F. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10578.
78. (a) Osuka, A.; Shimidzu, H. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1997, 36, 135.
79. (b) Khoury, R. G.; Jaquinod, L.; Smith, K. M. Chem. Commun. 1997, 1057.
80. (c) Ogawa, T.; Nishimoto, Y.; Yoshida, N.; Ono, N.; Osuka, A. Chem. Commun. 1998, 337.
81. Kumble, R.; Palese, S.; Lin, V. S.-Y.; Therien, M. J.; Hochstrasser, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11489.
82. Lee, M.; Kim, D. J. Opt. Soc. Korea 1990, 1, 52.
83. Takeuchi, S.; Tahara, T. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3052.
84. Jeoung, S. C.; Kim, Y. H.; Kim, D.; Man. J.-Y.; Lee, J.-Y.; Shim, H.-K.; Kim, C. M.; Yoon, C. S. Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 212.
85. Fleming, G. R. Chemical Applications of Ultrafast Spectroscopy; Oxford University Press: Oxford, UK, 1986.
86. (a) Agranovich, V. M.; Galanin, M. D. Electronic Excitation Energy-Transfer in Condensed Matter, North-Holland: Amsterdam, 1982.
87. (b) Kim, Y. R.; Share, P.; Pereira, M.; Sarisky, M.; Hochstrasser, R. M. J. Chem. Phys. 1989, 91, 7557.
88. Myers, A. B.; Hochstrasser, R. M. IEEE J. Quantum Electron. 1986, QE-22, 1482.
89. Sension, R. J.; Repinec, S. T.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 2946.
90. Li, M.; Owrutsky, J.; Sarisky, M.; Culver, J. P.; Yodh, A.; Hochstrasser, R. M. J. Chem. Phys., in press.
91. Hochstrasser, R. M.; Pereira, M. A.; Share, P. E.; Sarisky, M. J.; Kim, Y. R.; Repinec, S. T.; Sension, R. J.; Thorne, J. R. G.; Iannone, M.; Diller, R.; Anfinrud, P. A.; Han, C.; Lian, T.; Locke, B. Proc. Indian Acad. Sci. 1991, 103, 351.
92. Cantor, C. R.; Schimmel, P. R. Biophysical Chemistry Part II Techniques for the Study of Biological Structure and Function; W. H. Freeman and Co.: San Francisco, 1980.
93. Kobayashi, H.; Kaizu, Y. In Porphyrins: Excited States and Dynamics; Gouterman, M., Rentzepis, P., Straub, K. D., Eds.; ACS Symposium Series 321; American Chemical Society: Washington, DC, 1986; p 105.
94. (a) Chosrowjan, H.; Tanigichi, S.; Okada, T.; Takagi, S.; Arai, T.; Tokumaru, K. Chem. Phys. Lett. 1995, 242, 644.
95. (b) Gurzadyan, G. G.; Tran-Thi, T.-H.; Gustavsson, T. J. Chem. Phys. 1998, 108, 385.
96. (a) Eom, H. S.; Jeoung, S. C.; Kim, D.; Ha, J.-H.; Kim, Y.-R. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3601.
97. (b) Rodriguez, J.; Kirmaier, C.; Holten, D. J, Chem. Phys. 1991, 94, 6020.
98. (a) Petrich, J. W.; Martin, J. L.; Houde, D.; Poyart, C.; Orszag, A. Biochemistry 1987, 26, 7914.
99. (b) Petrich, J. W.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1988, 27,4049.
100. (c) Henry, E. R.; Eaton, W. A.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 8982.
101. (d) Alden, R. G.; Chavez, M. D.; Ondrias, M. R.; Courtney, S. H.; Friedman, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 3241.
102. (e) Alden, R. G.; Ondrias, M. R.; Courtney, S. H.; Findsen, E. W.; Friedman, J. M. J. Phys. Chem. 1990, 94, 85.
103. (f) Anfinrud, P. A.; Han, C.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1989, 86, 8397.
104. (g) Postlewaite, J. C.; Miers, J. B.; Dlott, D. D. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 1248.
105. (a) Wondrazek, F.; Seilmeier, A.; Kaiser, W. Chem. Phys. Lett. 1984, 104, 121.
106. (b) Seilmeier, A.; Scherer, P. O. J.; Kaiser, W. Chem. Phys. Lett. 1984, 105, 140.
107. (C) Gottfried, N. H.; Seilmeier, A.; Kaiser, W. Chem. Phys. Lett. 1984, 111, 326.
108. (d) Bakker, H. J.; Planken, P. C. M.; Lagendijk, A. Nature 1990, 347, 745.
109. (e) Green, B. I.; Weisman, R. B.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. Lett. 1979, 62, 427.
110. (f) Doany, F. E.; Greene, B. I.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. Lett. 1980, 75, 206.
111. (g) Fujimura, Y.; Lin, S. H.; Schröder, H.; Neusser, H. J.; Schlag, E. W. Chem. Phys. Lett. 1979, 43, 205.
112. (h) Fujimura, Y.; Nakajima, T.; Lin, S. H.; Schlag, E. W. Chem. Phys. Lett. 1979, 67, 299.
113. (a) Cho, M.; Fleming, G. R.; Saito, S.; Ohmine, I.; Stratt, R. M. J. Chem. Phys. 1994, 100, 6672.
114. (b) Moore, P.; Tokmakoff, A.; Keyes, T.; Payer, M. D. J. Chem. Phys. 1995, 103, 3325.
115. (c) Fleming, G. R.; Cho, M. Annu. Rev. Phys. Chem. 1997, 47, 109 and references therein.
116. (a) Galli, C.; Wynne, K.; Lecours, S. M.; Therier, M. J.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. Lett. 1993, 206, 493.
117. (b) Wynne, K.; LeCours, S. M.; Galli, C.; Therien, M. J.; Hochstrasser, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 3749.
118. Wynne, K.; Hochstrasser, R. M. J. Ranan Spectrosc. 1996, 26, 561.
119. (a) Sessler, J. L.; Capuano, V. L.; Harriman, A. J. Am. Client. Soc. 1993, 115, 4618.
120. (b) Bradforth, S. E.; Jimenez, R.; van Mourik, F.; van Grondelle, R.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16179.
121. (c) Chachisvilis, M.; Kühn, O.; Pullerits, T.; Sundström, V. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7275.
122. Kasha, M. Discuss. Faraday Soc. 1950, 9, 14.
123. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy; Plenum Press; New York, 1983.
124. Topics in Fluorescence Spectroscopy, Lakowicz, J. R., Ed.; Plenum Press: New York, 1991; Vol. I, II.
125. Ohno, O.; Kaizu, Y.; Kobayashi, H. J. Chem. Phys. 1985, 82, 1779.
126. (a) Lin, V. S.-Y.; DiMagno, S. G.; Therien, M. J. Science 1994, 264, 1105.
127. (b) Lin, V. S.-Y.; Therien, M. J. Chem. Eur. J. 1995, 1, 645.
128. (c) Angiolillo, P. J.; Lin, V. S.-Y.; Vanderkooi, J. M.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12514.
129. Horng, M. L.; Gardecki, J. A.; Papazyan, A.; Maroncelli, M. J. Phys. Chem. 1995, 99, 17311.
130. Yamazaki, I.; Akimoto, S.; Yamazaki, T.; Shiratori, H.; Osuka, A. Acta Phys. Polon. A 1999, 95, 105.
131. (a) Schwarzer, D.; Troe, J.; Votsmeier, M.; Zerezke, M. J. Chem. Phys. 1996, 105, 3121.
132. (b) Schwarzer, D.; Troe, J.; Zerezke, M. J. Chem. Phys. 1997, 107, 8380.
133. (a) Wynne, K.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 1993, 171, 179.
134. (b) Wynne, K.; Gnanakaran, S.; Galli, C.; Zhu, F.; Hochstrasser, R. M. J. Lumin. 1994, 60-67, 735.