Slow dynamics of constrained water in complex geometries

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 104, Issue 46, 2000, Pages 10603-10613

  Bhattacharyya, Kankan ^a   Bagchi, Biman ^b  

^a DEPARTMENT OF MATERIALS SCIENCE   (India)

^b INDIAN INSTITUTE OF SCIENCE   (India)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROGEN BONDS; LASER APPLICATIONS; MOLECULAR DYNAMICS; ULTRAFAST PHENOMENA;

ULTRAFAST LASER SPECTROSCOPY;

WATER;

EID: 0034323438     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp001878f     Document Type: Article

References (159)

1. (a) Hydration Processes in Biology: Theoretical and Experimental Approaches; Bellissent-Funnel, M.-C, Ed.; IOS Press: Amsterdam, 1999.
2. (b) Hydration Processes in Biological and Macromolecular systems. Faraday Discuss. 1996, 103, 1-394.
3. Fitter, J.; Lechner, R. E.; Dencher, N. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8036.
4. Kuntz, J. D., Jr.; Kauzmann, W. Adv. Protein Chem. 1974, 28, 239.
5. Pregel, M. J.; Jullien, L.; Lehn, J. M. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1992, 31, 1637.
6. de Gennes, P. G. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 645.
7. Gelbart, W. M.; Ben-Shaul, A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13169.
8. Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11.
9. (a) Fleming, G. R.; Cho, M. Anna. Rev. Phys. Chem. 1996, 47, 109.
10. (b) de Boeji, W. P.; Pshenikov, M. S.; Wiersma, D. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 1998, 49, 99.
11. (a) Castner, E. W., Jr.; Maroncelli, M. J. Mol. Liq. 1998, 77, 1.
12. (b) Straft, R. M.; Maroncelli, M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12981.
13. Fee, R. S.; Maroncelli, M. Chem. Phys. 1994, 183, 235.
14. (a) Jarzeba, W.; Walker, G. C.; Johnson, A. E.; Kahlow, M. A.; Barbara, P. F. J. Phys. Chem. 1988, 92, 7039.
15. (b) Silva, C.; Walhout, P. K.; Yokoyama, K. Barbara, P. F. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 1086.
16. Jarzeba, W.; Barbara, P. F. Adv. Photochem. 1990, 75, 1.
17. (a) Jimenez, R.; Fleming, G. R.; Kumar, P. V.; Maroncelli, M. Nature 1994, 369, 471.
18. (b) Lang, M. J.; Jordanides, X. J.; Sone, X.; Flemins, G. R. J. Chem. Phys. 1999, 110, 5584.
19. (a) Nandi, N.; Roy, S.; Bagchi, B. J. Chem. Phys. 1995, 102, 1390.
20. (b) Roy, S.; Bagchi, B. J. Chem. Phys. 1993, 99, 9938.
21. Kaatze, U. Chem. Phys. Lett. 1993, 20J, 1.
22. (a) Ohmine, I.; Sato, S. Ace. Chem. Res. 1999, 32, 741.
23. (b) Ohmine, I.; Tanaka, H. Chem. Rev. 1993, 93, 2545.
24. Ohmine, I.; Tanaka, H.; Wolynes, P. G. J. Chem. Phys. 1988, 89, 5852.
25. Scortino, F.; Geiger, A.; Staneley, H. E. J. Chem. Phys. 1992, 96, 3857.
26. (e) Mahoney, M. M.; Jorgensen, W. L. J. Chem. Phys. 2000, 112, 8910.
27. Nandi, N.; Bhattacharyya, K.; Bagchi, B. Chem. Rev. 2000, 100, 2013.
28. (a) Cho, C. H.; Singh, S.; Robinson, G. W. Faraday Discuss. 1996, 103, 19.
29. (b) Zhu, S.-B.; Singh, S.; Robinson, G. W. Adv. Chem. Phys. 1994, 55, 627.
30. Liu, Q.; Brady, J. W. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 1317.
31. (a) Protein Solvent Interactions; Gregory, R. B., Ed.; Marcel Dekker: New York, 1995.
32. (b) Pethig, R. Annu. Rev. Phys. Chem. 1992, 43, 177.
33. (a) Mashimo, S.; Kuwabara, S.; Yagihara, S.; Higasi, K. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6337.
34. (b) Fukuzaki, M.; Miura, N.; Sinyashiki, N.; Kunita, D.; Shiyoya, S.; Haida, M.; Mashimo, S. J. Phys. Chem. 1995, 99, 431.
35. Beiton, P. S. J. Phys. Chem. 1995, 99, 17061.
36. (a) Nandi, N.; Bagchi, B. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10954.
37. (b) Nandi, N.; Bagchi, B. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 8217.
38. (a) Halle, B. in ref 1, p 233.
39. (b) Halle, B.; Denisov, V. P.; Venu, K. In Biological Magnetic Resonance; Ramakrishna, N., Berliner, L. J., Eds.; Klmver Academic/Plenum: New York, 1999; Vol. 17, p 419.
40. Denisov, V. P.; Halle, B. Faraday Discuss. 1996, 103, 227.
41. Denisov, V. P.; Venu, K.; Peters, J.; Horlein, H. D.; Halle, B. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 9380.
42. (e) Denisov, V. P.; Peters, J.; Horlein, H. D.; Halle, B. Nature Struct. Biol. 1996, 3, 505.
43. (a) Otting, G. In Biological Magnetic Resonance; Ramakrishna, N., Berliner, L. J., Eds.; Kluwer Academic/Plenum: New York, 1999; Vol. 17, p 485.
44. (b) Otting, G.; Liepinsh, E. Acc. Chem. Res. 1995, 28, 171.
45. Otting, G.; Liepinsh, E. Halle, B.; Frey, U. Nature Struct. Biol. 1997, 4, 396.
46. (a) Aqvist, A.; Warshel, A. Chem. Rev. 1993, 93, 2423.
47. (b) King, G.; Lee, F. S.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1991, 95, 4366.
48. Simonson, T. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8452.
49. Fischer, S.; Verma, C. S.; Hubbard, R. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 1797.
50. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Speclroscopy, Plenum: New York, 1983; Chapter 9.
51. (a) Miller, D. P. Curr. Opin. Struct. Blol. 1996, 6, 637.
52. (b) Miller, D. P.; Robbins, R. J.; Zewail, A. H. J. Chem. Phys. 1982, 76, 2080.
53. Robinson, B. H.; Mailer, C.; Drobney, G. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1997, 26, 629.
54. Wittouck, N. W.; Negri, R. M.; De Schryver, F. C. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10601.
55. (e) Quitevis, E. L.; Marcus, A. H.; Payer, M. D. J. Phys. Chem. 1993, 97, 5762.
56. (f) Maid, N. C.; Krishna, M. M. G.; Periasamy, N. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 11051.
57. (a) Photochemistry in Organized & Constrained Media; Ramamurthy, V., Ed.; VCH: New York, 1991.
58. (b) Bhattacharyya, K. In Organic Molecular Photochemistry; Ramamurthy, V., Schanze, K. S., Eds.; Molecular and Supramolecular Photochemistry series, Vol. 3; Marcel Dekker: New York, 1999; pp 283-339.
59. (a) Moulik, S. P.; Pal, B. K. Adv. Colloid Interface Set. 1998, 78, 99.
60. (b) De, T.; Maitra, A. N. Adv. Colloid Interface Sci. 1995, 59, 95.
61. Eastoe, J.; Young, W. K.; Robinson, B. H. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1990, 86, 2883.
62. Cho, C. H.; Chung, M.; Lee, J.; Nguyen, T.; Singh, S.; Vedamuthu, M.; Yao, S.; Zhu, S.-B.; Robinson, G. W. J. Phys. Chem. 1995, 99, 7806.
63. (a) Amrarene, A.; Gindre, M.; Nicot, J.-Y.; Urbach, W.; Waks, M. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10751.
64. (b) Quist, P. O.; Halle, B. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1988, 84, 1033.
65. Carlstrom, G.; Halle, B. Langmuir 1988, 4, 1346.
66. (a) D'Angelo, M.; Fioretto, D.; Onori, G.; Palmieri, L.; Santucci, A. Phys. Rev. E 1996, 54, 993.
67. (b) Mittleman, D. M.; Nuss, M. C.; Colvin, V. L. Chem. Phys. Lett. 1997, 275, 332.
68. (a) Temsamani, M. B.; Maeck, M.; El-Hassani, I.; Hurwitz, H. D. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3335.
69. (b) Jain, T. K.; Varshney, M.; Maitra, A. J. Phys. Chem. 1989, 93, 7409.
70. (a) Gaudel, Y.; Migus, A.; Martin, J. L.; Antonetti, A. Chem. Phys. Lett. 1984, 108, 319.
71. (b) Gaudel, Y.; Pommeret, S.; Antonetti, A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 134.
72. (a) Sarkar, N.; Datta, A.; Das, S.; Bhattacharyya, K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10523.
73. (b) Das, S.; Datta, A.; Bhattacharyya, K. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3299.
74. Pal, S. K.; Mandal, p.; Sukul, D.; Bhattacharyya, K. Chem. Phys. Lett. 1999, 312, 178.
75. Mandal, D.; Datta, A.; Pal, S. K.; Bhattacharyya, K. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 9070.
76. (a) Lundsren, I. S.; Heitz, M. P.; Bright, F. V. Anal Chem. 1995, 67, 3775.
77. (b) Park, H.-R.; Lee, H.-C.; Kim, T. H.; Lee, J.-K.; Yang, K.; Bark, K.-M. Photochem. Photobiol. 2000, 71, 281.
78. (a) Willard, D. M.; Riter, R. E.; Levinger, N. E. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4151.
79. (b) Riter, R. E.; Undiks, E. P.; Levinger, N. E. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6062.
80. Riter, R. E.; Willard, D. M.; Levinger, N. E. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2705.
81. (a) Reid, P. J.; Silva, C.; Barbara, P. F. J. Phys. Chem. 1995, 99, 3554.
82. (b) Shirota, H.; Pal, H. D.; Yoshihara, K.J. Phys. Chem. 1996, 100, 14575.
83. Long, F. H.; Lu, H.; Eisenthal, K. B. Chem. Phys. Lett. 1989, 160, 464.
84. Zolotov, B.; Can, A.; Fainberg, B. D.; Huppert, D. Chem. Phys. Lett. 1997, 265, 418.
85. (e) Agmon, N. J. Phys. Chem. 1996, 100, 1072.
86. (a) Riter, R. E.; Undiks, E. P.; Kimmel, J. R.; Pant, D. D.; Levinger, N. E. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 7931.
87. (b) Shirota, H.; Horie, K. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1437.
88. Castner, E. W., Jr.; Flemina, G. R.; Bagchi, B.; Maroncelli, M. J. Chem. Phys. 1988, 89, 3519.
89. (a) Brown, D.; Clarke, J. H. R. J. Phys. Chem. 1988, 92, 2881.
90. (b) Linse, P. J. Chem. Phys. 1989, 90, 4992.
91. Senapathy, S.; Chandra, A. J. Chem. Phys. 1999, 111, 207.
92. Faeder, J.; Ladayni, B. M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1033.
93. Nandi, N.; Bagchi, B. Unpublished.
94. (a) Saenger, W. In Inclusion Compounds; Atwood, J. L., Davis, J. E. D., MacNicol, D. D., Eds.; Academic: New York, 1984; Vol. 2, p 231.
95. (b) Luzhkov, V.; Aqvist, J. Chem. Phys. Lett. 1999, 302, 267.
96. Special issue. D'Souza, V. T., Lipkowitz, K. B., Eds. Chem. Rev. 1998, 98, 1741-2076.
97. Vajda, S.; Jimenez, R.; Rosenthal, S. J.; Fidler, V.; Fleming, G. R.; Castner, E. W., Jr. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1995, 91, 867.
98. (a) Nag, A.; Chakrabarty, T.; Bhattachrayya, K. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4203.
99. (b) Bergmark, W. R.; davies, A.; York, C.; Jones, G., II. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5020.
100. Nandi, N.; Bagchi, B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13914.
101. (a) Paradies, H. H. J. Phys. Chem. 1980, 84, 599.
102. (b) Berr, S. S. J. Phys. Chem. 1987, 91, 4760.
103. Berr, S. S.; Coleman, M. L.; Jones, R. R. M.; Johnson, J. S. J. Phys. Chem. 1986, 90, 6492.
104. Berr, S. S.; Caponetti, E.; Jones, R. R. M.; Johnson, J. S.; Magid, L. J. J. Phys. Chem. 1987, 97, 5766.
105. (a) Teigmann, T.; Kaatze, U. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 7758 and 7766.
106. (b) Teigmann, T.; Kaatze, U. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 1085.
107. Carlstrom, G.; Halle, B. J. Chem. Soc., Faraday Trans l 1989, 85, 1049.
108. (a) Sarkar, N.; Datta, A.; Das, S.; Bhattacharyya, K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 15483.
109. (b) Datta, A.; Mandal, D.; Pal, S. K.; Bhattacharyya, K. J. Mol. Liq. 1998, 77, 121.
110. (a) Cassol, R.; Ge, M.-T.; Ferrarini, A.; Freed, J. H. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 8782.
111. (b) Sung-Suh, M. M.; Kevan, L. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 1414.
112. Jutila, A.; Kinnunen, P. K. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7635.
113. Chachaty, C. Mol. Eng. 1992, 2, 65.
114. (a) New, R. R. C., Ed. Liposomes: A Practical Approach; Oxford University Press: Oxford, U.K., 1990; p 63.
115. (b) Stryer, L. Biochemistry; Freeman: New York, 1998; p 271.
116. (a) Pasenkiewicz-Gierula, M.; Takaoka, V.; Miyagawa, H.; Kitamura. K.; Kusumi, A. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3677.
117. (b) Lopez Cascales, J. J.; Berendsen, H. J. C.; de la Torre, J. G. J. Phys. Chem. 1996, 100, 8621.
118. Volke, F.; Eisenblatter, S.; Galle, J.; Klose, G. Chem. Phys. Lipids 1994, 70, 121.
119. Srivastava, A.; Eisenthal, K. B. Chem. Phys. Lett. 1998, 292, 345.
120. (a) Kaatze, U. Phys. Med. Biol. 1990, 35, 1663.
121. (b) Kaatze, U. Prog. Colloid Polym. Sci. 1980, 67, 117.
122. (a) Demochenko, A. P.; Ladokhin, A. S. Etir. Biophys. J. 1988, 15, 569.
123. (b) Chattopadhyay, A.; Mukherjee, S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8180.
124. (a) Datta, A.; Pal, S. K.; Mandal, D.; Bhattacharyya, K. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6114.
125. (b) Pal, S. K.; Sukul, D.; Mandal, D.; Bhattacharyya, K. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4529.
126. Pal, S. K.; Sukul, D.; Mandal, D.; Sen, S.; Bhattacharyya, K. Tetrahedron, in press.
127. Krishna, M. M. G. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3592.
128. (a) Pierce, D. W.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. 1992, 96, 5560.
129. (b) Bashkin, J. S.; McLendon, G.; Mukamel, S.; Marohn, J. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4757.
130. Jordandies, X. J.; Lang, M. J.; Song, X.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7995.
131. Homoelle, B. J.; Edington, M. D.; Diffey, W. M.; Beck, W. F. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3044.
132. (a) Young, M. A.; Jayaram, B.; Beveridge, D. L. J. Phys. Chem. B 1998, 702, 7666.
133. (b) Mazur, A. K. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10298.
134. (a) Brauns, E. B.; Madaras, M. L.; Coleman, R. S.; Murphy, C. J.; Berg, M. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11644.
135. (b) Saif, B.; Mohr, R. K.; Montrose, C. J.; Litovitz, T. A. Biopolymers 1991, 31, 1171.
136. (a) Denisov, V. P.; Carlstrom, G.; Venu, K.; Halle, B. J. Mol. Biol. 1997, 268, 118.
137. (b) Sunnerhagen, M.; Denisov, V. P.; Venu, K.; A. M. J. J. Benvin; Carey, J.; Halle, B.; Ottina, G. J. Mol. Biol. 1998, 282, 847.
138. Halle, B.; Denisov, V. P. Biopolymers (Nucl. Acid Sci.) 1998, 48, 210.
139. (a) Chrambach, A.; Rodbard, D. Science 1971, 172, 440.
140. (b) Bromberg, L.; Grossberg, A. Yu.; Suzuki, Y.; Tanaka, T. J. Chem. Phys. 1997, 106, 2906.
141. Lele, A. K.; Hirve, M. M.; Badiger, M. V.; Mashelkar, R. A. Macromoleailes 1997, 30, 157.
142. Dickson, R. M.; Norris, D. J.; Tzeng, Y.-L.; Moemer, W. E. Science 1996, 274, 966.
143. Datta, A.; Das, S.; Mandal, D.; Pal, S. K.; Bhattacharyya, K. Langmuir 1997, 13, 6922.
144. (a) Hsu, T.-P.; Ma, D. S.; Cohen, C. Polymer 1983, 24, 1273.
145. (b) Netz, P. A.; Dorfmuller, T. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4875.
146. Binker, C. J.; Scherer, G. W. Sol-Gel Science; Academic Press: San Diego, CA, 1990.
147. Claudia-Marchi, M.; Bilmes, S. A.; Negri, R. Langmuir 1997, 13, 3655.
148. Jordan, J. D.; Dunbar, R. A.; Bright, F. V. Anal. Chem. 1995, 67, 2436.
149. (a) Loughanne, B. J.; Fairer, R. A.; Scodinu, A.; Reilly, T.; Fourkas, J. T. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5421.
150. (b) Loughanne, B. J.; Fairer, R. A.; Scodinu, A.; Fourkas, J. T. J. Chem. Phys. 1999, 111, 5116.
151. Loughanne, B. J.; Fourkas, J. T. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 10228.
152. Pal, S. K.; Sukul, D.; Mandal, D.; Sen, S.; Bhattacharyya, K. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2613.
153. Pant, D.; Levinger, N. E. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7846.
154. (a) Eisenthal, K. B. Chem. Rev. 1996, 96, 1343.
155. (b) Benjamin, I. Anmi. Rev. Phys. Chem. 1997, 48, 401.
156. Wang, H.; Borguet, E.; Eisenthal, K. B. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4927.
157. Zimdars, D.; Eisenthal, K. B. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10567.
158. (a) Barbara, P. F.; Meyer, T. J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13148.
159. (b) Datta, A.; Mandal, D.; Pal, S. K.; Bhattacharyya, K. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10221.