New insights on persistent nonphotochemical hole burning and its application to photosynthetic complexes

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 105, Issue 22, 2001, Pages 5083-5098

  Reinot, Tonu ^a   Zazubovich, Valter ^a   Hayes, John M ^a   Small, Gerald J ^a  

^a IOWA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRON PHONON COUPLING; ELECTRONIC EXCITATION; MULTILEVEL EXTRINSIC SYSTEM; NONPHOTOCHEMICAL HOLE BURNING;

CHARGE TRANSFER; CHLOROPHYLL; ELECTRON TUNNELING; ELECTRONIC STRUCTURE; ENERGY GAP; EXCITONS; GLASS; PHONONS; PHOTOSYNTHESIS; RELAXATION PROCESSES;

CHROMOPHORES;

EID: 0035822184     PISSN: 10895647     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp010126y     Document Type: Article

References (109)

1. Jankowiak, R.; Hayes, J. M.; Small, G. J. Chem. Rev. 1993, 93, 1471.
2. Hayes, J. M.; Jankowiak, R.; Small, G. J. In Persistent Spectral Hole Burning: Science and Applications; Moerner, W. E., Ed.; Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1988; Chapter 5.
3. Gorokhovsky, A. A.; Kaarli, R. K.; Rebane, L. A. JETP Lett. 1974, 20, 216.
4. Rebane, K. K.; Rebane, L. A. In Persistent Spectral Hole Burning: Science and Applications; Moerner, W. E., Ed.,; Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1988; Chapter 2.
5. Szabo, A. Phys. Rev. Lett. 1970, 25, 924.
6. Personov, R. I.; Al'Shits, E. I.; Bykovskaya, L. A. Opt. Commun. 1972, 6, 169.
7. Kharlamov, B. M.; Personov, R. I.; Bykovskaya, L. A. Opt. Commun. 1974, 12, 191.
8. Hayes, J. M.; Small, G. J. Chem. Phys. 1978, 27, 151.
9. Reinot, T.; Hayes, J. M.; Small, G. J.; Zerner, M. C. Chem. Phys. Lett. 1999, 299, 410.
10. Kim, W.-H.; Reinot, T.; Hayes, J. M.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 7300.
11. Hayes, J. M.; Reinot, T.; Small, G. J. Chem. Phys. Lett. 1999, 312, 362.
12. Shu, L.; Small, G. J. J. Opt. Soc. Am. B, 1992, 9, 724.
13. Reinot, T.; Small, G. J. J. Chem. Phys. 2001, 114, 00.
14. Drissler, F.; Graf, F.; Haarer, D. J. Chem. Phys. 1980, 72, 4996.
15. Reinot, T.; Small, G. J. J. Chem. Phys. 2000, 113, 10207.
16. Anderson, P. W.; Halperin, B. I.; Varma, C. M. Philos. Mag. 1972, 25, 1.
17. Phillips, W. A. J. Low Temp. Phys. 1972, 7, 351.
18. Jankowiak, R.; Small, G. J.; Athreya, K. B. J. Phys. Chem. 1986, 90, 3898.
19. Jankowiak, R.; Hayes, J. M.; Small, G. J. Phys Rev. B 1988, 38, 2084.
20. Jankowiak, J.; Small, G. J. Chem. Phys. Lett. 1990, 166, 217.
21. Jankowiak, J.; Small, G. J. Phys. Rev. B 1993, 47, 14805.
22. Heuer, A.; Neu, P. J. Chem. Phys. 1997, 107, 8686.
23. Selzer, P. M.; Huber, D. L.; Hamilton, D. S.; Yen, W. M.; Weber, M. J. Phys. Rev. Lett. 1976, 36, 813.
24. Avouris, P.; Campion, A.; El-Sayed, M. A. J. Chem. Phys. 1977, 67, 3397.
25. Morgan, J.; El-Sayed, M. A. Chem. Phys. Lett. 1981, 84, 213.
26. Hayes, J. M.; Stout, R. P.; Small, G. J. J. Chem. Phys. 1980, 73, 4129.
27. Hayes, J. M.; Stout, R. P.; Small, G. J. J. Chem. Phys. 1981, 74, 4266.
28. Narasimhan, L. R.; Littau, K. A.; Pack, D. W.; Bai, Y. S.; Elschner, A.; Fayer, M. D. Chem. Rev. 1990, 90, 439.
29. Kokai, F.; Tanaka, H.; Brauman, J. I.; Fayer, M. D. Chem. Phys. Lett. 1988, 143, 1.
30. Kenney, M. J.; Jankowiak, R.; Small, G. J. Chem. Phys. 1990, 146, 47.
31. Kim, W.-H.; Reinot, T.; Hayes, J. M.; Small, G. J. J. Chem. Phys. 1996, 104, 6415.
32. Shu, L.; Small, G. J. Chem. Phys. 1990, 141, 447.
33. Cohen, M. H.; Grest, G. S. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 1271.
34. Reinot, T.; Hayes, J. M.; Small, G. J. J. Chem. Phys. 1997, 106, 457.
35. Reinot, T.; Kim, W.-H.; Hayes, J. M.; Small, G. J. J. Chem. Phys. 1996, 104, 793.
36. Reddy, N. R. S.; Lyle, P. A.; Small, G. J. Photosyn. Res. 1992, 31, 167.
37. Reddy, N. R. S.; Jankowiak, R.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16168.
38. Rätsep, M.; Small, G. J. In Shpol'skii Spectroscopy and Other Site-Selection Methods; Gooijer, C., Ariese, F., Eds.; Wiley-Interscience: New York, 2000; p 381.
39. Hayes, J. M.; Lyle, P. A.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 7337.
40. Reinot, T.; Kim, W.-H.; Hayes, J. M.; Small, G. J. J. Opt. Soc. Am. B 1997, 14, 602.
41. Jackson, B.; Silbey, R. Chem. Phys. Lett. 1983, 99, 331.
42. Völker, S. In Relaxation Processes in Molecular Excited States; Funfschilling, J., Funfschilling, J., Ed.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 1989; p 113.
43. Silbey, R.; Kassner, K. J. Lumin. 1987, 36, 283.
44. Castner, E. W.; Chang, Y.-J.; Chu, Y. C.; Walrafen, G. E. J. Chem. Phys. 1995, 102, 653.
45. Cho, M.; Du, M.; Scherer, N. F.; Fleming, G. R.; Mukamel, S. J. Chem. Phys. 1993, 99, 2410.
46. Mukamel, S. Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy; Oxford University Press: New York, 1995.
47. Turukhin, A. V.; Gorokhovsky, A. A. Chem. Phys. Lett. 2000, 317, 109 and references therein.
48. Shu, L.; Small, G. J. J. Opt. Soc. Am. B 1992, 9, 733.
49. 48. Disorder Effects on Relaxation Processes; Richert, R., Blumen, A., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1994.
50. Rätsep, M.; Blankenship, R. E.; Small, G. J. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 5736.
51. Mais, S.; Basche, T.; Müllen, K.; Bräuchle, C. Chem. Phys. 1999, 247, 41.
52. Moerner, W. E.; Lenth, W.; Bjorklund, G. C. In Persistent Spectral Hole Burning: Science and Applications; Moerner, W. E., Ed.; Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1988; Chapter 7.
53. Sievers, A. J.; Moerner, W. E. In Persistent Spectral Hole Burning: Science and Applications; Moerner, W. E., Ed.; Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1988; Chapter 6.
54. J. Lumin. 1995, 64.
55. Macfarlane, R. M.; Shelby, R. M. J. Lumin. 1987, 36, 179.
56. Wu, H.-M.; Rätsep, M.; Jankowiak, R.; Cogdell, R. J.; Small, G. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7641.
57. Wu, H.-M.; Rätsep, M.; Jankowiak, R.; Cogdell, R. J.; Small, G. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4023.
58. Reddy, N. R. S.; Picorel, R.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6458.
59. den Hartog, F. T. H.; Dekker, J. P.; van Grondelle, R.; Völker, S. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 11007.
60. Jankowiak, R.; Rätsep, M.; Picorel, R.; Siebert, M.; Small, G. J.; J. Phys. Chem. B 1999, 103, 9759.
61. den Hartog, F. T. H.; Vacha, F.; Lock, A. J.; Barber, J.; Dekker, J.; Völker, S. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 9714.
62. Wu, H.-M.; Reddy, N. R. S.; Cogdell, R. J.; Muenke, C.; Michel, H.; Small, G. J. Proceedings of the HBRS '96 International Conference, Molecular Crystals and Liquid Crystals 1996, 291, 163.
63. Fetisova, Z. G.; Mauring, K. FEBS Lett. 1993, 323, 159.
64. Psencik, J.; Polivka, T.; Nemec, P.; Dian, J.; Kudrna, J.; Maly, P.; Hala, J. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 4392.
65. Reddy, N. R. S.; Lyle, P. A.; Small, G. J. Photosyn. Res. 1992, 31, 167.
66. Jankowiak, R.; Small, G. J. In Photosynthetic Reaction Centers; Deisenhofer, J., Norris, J., Eds.; Academic Press: New York, 1993.
67. Small, G. J.; Hayes, J. M.; Silbey, R. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 7499.
68. Kolaczkowski, S. V.; Lyle, P. A.; Small, G. J. In Bacterial Photosynthetic Reaction Centers; Breton, J., Ed.; Plenum Publishing Co.: New York, 1992.
69. Kolaczkowski, S. V.; Hayes, J. M.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 13418.
70. Vos, M. H.; Lambry, J. C.; Robles, S. C.; Youvan, D. C.; Breton, J.; Martin, J.-L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1991, 88, 8885.
71. Small, G. J. Chem. Phys. 1995, 197, 239.
72. Rätsep, M.; Wu, H.-M.; Hayes, J. M.; Blankenship, R. E.; Cogdell, R. J.; Small, G. J. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4035.
73. Rätsep, M.; Wu, H.-M.; Hayes, J. M.; Small, G. J. Spectrochim. Acta A 1998, 54, 1279.
74. Wu, H.-M.; Rätsep, H.; Young, C. S.; Jankowiak, R.; Blankenship, R. E.; Small, G. J. Biophys. J. 2000, 79, 1561.
75. Jankowiak, R.; Zazubovich, V.; Rätsep, M.; Matsuzaki, S.; Alfonso, M.; Picorel, R.; Seibert, M.; Small, G. J. J. Phys. Chem. B in press.
76. Rätsep, M.; Johnson, T. W.; Chitnis, P. R.; Small, G. J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 836.
77. See ref 70 and references therein.
78. Reddy, N. R. S.; Jankowiak, R.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16168.
79. Chang, H.-C.; Jankowiak, R.; Small, G. J. Chem. Phys. 1995, 197, 307.
80. Reddy, N. R. S.; Wu, H.-M.; Jankowiak, R.; Picorel, R.; Cogdell, R. J.; Small, G. J. Photosynth. Res. 1996, 48, 277.
81. Wu, H.-M.; Savikhin, S.; Reddy, N. R. S.; Jankowiak, R.; Cogdell, R. J.; Struve, W. S.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12022.
82. Pieper, J.; Rätsep, M.; Jankowiak, R.; Irrgang, K.-D.; Voigt, J.; Renger, G.; Small, G. J. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 2412.
83. Chang, H.-C.; Jankowiak, R.; Yocum, C. F.; Picorel, R.; Alfonso, M.; Seibert, M.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 7717.
84. den Hartog, F. Ph.D. Dissertation, University of Leiden, Leiden, 1988.
85. Grondelle, R.; Dekker, J. P.; Gillbro, T.; Sundstrom, V. Biochim. Biophys. Acta 1994, 1187, 1.
86. Krauss, N.; Schubert, W.-D.; Klukas, O.; Fromme, P.; Witt, H. T.; Saenger, N. Nat. Struct. Biol. 1996, 3, 965.
87. Schubert, W.-D.; Klukas, O.; Krauss, N.; Saenger, N.; Fromme, P.; Witt, H. T. J. Mol. Biol. 1997, 272, 741.
88. Gillie, J. K.; Lyle, P. A.; Small, G. J.; Golbeck, J. H. Photosynth. Res. 1989, 22, 233.
89. Pålsson, L.-O.; Flemming, C.; Gobets, B.; van Grondelle, R.; Dekker, J. P.; Schlodder, E. Biophys. J. 1998, 74, 2611.
90. Gobets, B.; van Amerogen, H.; Monshouwer, R.; Kruip, J.; Rogner, M.; Dekker, J. P. Biochim. Biophys. Acta 1994, 1188, 75.
91. Trissl, H.-W. Photosynth. Res. 1993, 35, 247.
92. Trissl, H.-W.; Wilhelm, C. Trends Biochem. Sci. 1993, 18, 415.
93. Kruip, J.; Bald, D.; Boekema, E.; Rogner, M. Photosynth. Res. 1994, 40, 279.
94. Hayes, J. M.; Matsuzaki, S.; Rätsep, M.; Small, G. J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5625.
95. Jordan, P.; Fromme, P.; Klukas, O.; Witt, H. T.; Saenger, W.; Krauss, N. 2001 manuscript in preparation.
96. Fromme, P.; Jordan, P.; Krauss, N. Biochim. Biophys. Acta in press.
97. Kador, L.; Haarer, D.; Personov, R. J. Chem. Phys. 1987, 86, 5300.
98. Haarer, D.; Philpott, M. In Spectroscopy and Excitation Dynamics of Condensed Molecular Systems; Agvanovich, V. M., Hochstrasser, R. M., Eds.; North-Holland: Amsterdam, The Netherlands, 1983; p 27.
99. Middendorf, T. R.; Mazzola, L. T.; Lao, K.; Steffen, M. A.; Boxer, S. G. Biochim. Biophys. Acta 1993, 1143, 223.
100. Zollfranck, J.; Friedrich, J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 7889.
101. Laird, B. B.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 1989, 90, 3274.
102. Boiron, A. M.; Tamarat, Ph.; Lounis, B.; Brown, R.; Orrit, M. Chem. Phys. 1999, 247, 119.
103. Sceats, M. G.; Rice, S. A. In Water, a Comprehensive Treatise; Franks, F., Ed.; Plenum Press: New York, 1982; Vol. 7, Chapter 2.
104. Härdle, H.; Weiss, G.; Hunklinger, S.; Baumann, F. Z. Phys. B: Condens. Matter 1987, 65, 291.
105. Dab, D.; Heuer, A.; Silbey, R. J. Lumin. 1995, 64, 95.
106. Hayes, J. M.; Reinot, T.; Shields, P.; Small, G. J. Rev. Sci. Instrum. 1999, 70, 2454.
107. Whalley, E. In Water and Aqueous Solutions; Nielson, G. W., Enderby, J. E., Eds.; Adam Hilger: Bristol, U.K., 1986; p 105.
108. van Oijen, A. M.; Ketelaars, M.; Köhler, J.; Aartsma, T. J.; Schmidt, J. Biophys. J. 2000, 78, 1570.
109. Jelezko, F.; Tietz, C.; Gerken, U.; Wrachtrup, J.; Bittl, R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8093.