Molecular-Scale Logic Gates

Chemistry - A European Journal

Volumn 10, Issue 3, 2004, Pages 574-586

  De Silva, A Prasanna ^a   McClenaghan, Nathan D ^b  

^a QUEEN'S UNIVERSITY BELFAST   (United Kingdom)

^b CNRS   (France)

Author keywords

DNA based logic; Fluorescence; Logic gates; Molecular logic; Photochromism; Transmittance

Indexed keywords

CATALYSTS; DNA; FLUORESCENCE; PHOTOCHEMICAL REACTIONS; SEMICONDUCTOR DEVICES;

FLUOROPHORES; OLIGONUCLEOTIDES; SEMICONDUCTOR ELECTRONICS;

LOGIC GATES;

DNA; OLIGONUCLEOTIDE;

FLUORESCENCE; INFORMATION SCIENCE; LOGIC; MOLECULAR DYNAMICS; REVIEW;

BASE SEQUENCE; CATALYSIS; ELECTRONICS; ENERGY TRANSFER; FLUORESCENCE; LOGIC; MODELS, CHEMICAL; MOLECULAR SEQUENCE DATA; MOLECULAR STRUCTURE; OLIGONUCLEOTIDES; PHOTOCHEMISTRY;

EID: 1242300126     PISSN: 09476539     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/chem.200305054     Document Type: Review

References (98)

1. a) M. A. Reed, J. M. Tour, Sci. Am. 2000, 282, 86-93;
2. b) J. M. Tour, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 791-804.
3. Principles of Neural Science, 3rd ed. (Eds.: E. R. Kandel, J. H. Schwatz, T. M. Jessel), Elsevier, New York, 1991.
4. A. J. Bard, Integrated Chemical Systems: a Chemical Approach to Nanotechnology, Wiley, New York, 1994.
5. Molecular Electronic Devices (Eds.: F. L. Carter, R. E. Siatkowski, H. Wohltjen), Elsevier, Amsterdam, 1988.
6. Recent reviews: a) A. P. de Silva, N. D. McClenaghan, C. P. McCoy, Handbook of Electron Transfer in Chemistry, Vol. 5 (Eds.: V. Balzani, A. P. de Silva, E. J. Gould), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, pp. 156-185;
7. b) A. P. de Silva, N. D. McClenaghan, C. P. McCoy, Molecular Switches (Ed.: B. L. Feringa), Wiley-VCH, New York, 2000, pp. 339-361;
8. c) A. P. de Silva, D. B. Fox, T. S. Moody, Stimulating Concepts in Chemistry (Eds.: F. Vögtle, J. F. Stoddart, M. Shibasaki), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, pp. 307-315;
9. d) F. M. Raymo, Adv. Mater. 2002, 14, 401-414;
10. e) D. Steinitz, F. Remacle, R. D. Levine, ChemPhysChem 2002, 3, 43-51;
11. f) V. Balzani, M. Venturi, A. Credi, Molecular Devices and Machines, Wiley-VCH, Weinheim, 2003, Chapter 9;
12. g) V. Balzani, M. Venturi, A. Credi, ChemPhysChem 2003, 4, 49-59;
13. h) V. Balzani, A. Credi, M. Venturi, Chem. Eur. J. 2002, 8, 5534-5540.
14. R. Y. Tsien, Am. J. Physiol. 1992, 263, C723-C728.
15. See OPTI-CCA® under http://www.osmetech.com/opti/index.html.
16. A. P. de Silva, D. B. Fox, T. S. Moody, S. M. Weir, Trends Biotechnol. 2001, 19, 27-32.
17. Chemosensors of Ion and Molecule Recognition (Eds.: A. W. Czarnik, J.-P. Desvergne), Kluwer, Dordrecht, 1997.
18. a) A. P. Malvino, J. A. Brown, Digital Computer Electronics, 3rd ed., Glencoe, Lake Forest, 1993;
19. b) R. J. Mitchell, Microprocessor Systems: An introduction, Macmillan, London, 1995.
20. M. Ben-Ari, Mathematical Logic for Computer Science, Prentice-Hall, Hemel Hempstead, 1993.
21. A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, C. P. McCoy, Nature 1993, 364, 42-44.
22. R. R. Birge, in Nanotechnology; Research and Perspectives (Eds.: B. C. Crandall, B. C. Lewis), MIT Press, Cambridge, MA, 1992, pp. 149-170.
23. S. Brasselet, W. E. Moerner, Single Mol. 2000, 1, 17-23.
24. A. P. de Silva, S. A. de Silva, A. S. Dissanayake, K. R. A. S. Sandanayake, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1989, 1054-1056.
25. R. A. Bissell, A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, P. L. M. Lynch, G. E. M. Maguire, K. R. A. S. Sandanayake, Chem. Soc. Rev. 1992, 21, 187-195.
26. G. J. Kavarnos, Fundamentals of Photoinduced Electron Transfer VCH, Weinheim, New York, 1993.
27. R. A. Bissell, A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, P. L. M. Lynch, G. E. M. Maguire, C. P. McCoy, K. R. A. S. Sandanayake, Top. Curr. Chem. 1993, 168, 223-264.
28. A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, T. Gunnlaugsson, A. J. M. Huxley, C. P. McCoy, J. T. Rademacher, T. E. Rice, Chem. Rev. 1997, 97, 1515-1566.
29. B. Valeur, Molecular Fluorescence, Wiley-VCH, Weinheim, 2001.
30. J. R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2nd ed., Plenum, New York, 1999.
31. M. A. Fox, Adv. Photochem. 1986, 13, 237-327.
32. F. M. Raymo, S. Giordani, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 4941-4944.
33. Photochromism. Molecules and Systems (Eds.: H. Dürr, H. Bouas-Laurent), Elsevier, Amsterdam, 1990.
34. M. Irie, Chem. Rev. 2000, 100, 1683-1890.
35. Y. Hirshberg, J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 2304-2312.
36. M. N. Stojanovic, T. E. Mitchell, D. Stefanovic, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3555-3561.
37. T. R. Cech, Angew. Chem., 1990, 102, 745-754; Angew. Chem. Int. Ed., 1990, 29, 759-768.
38. T. R. Cech, Angew. Chem., 1990, 102, 745-754; Angew. Chem. Int. Ed., 1990, 29, 759-768.
39. L. M. Adleman, Science 1994, 266, 1021-1024.
40. a) C. D. Mao, T. H. La Bean, J. H. Reif, N. C. Seeman, Nature 2000, 407, 493-496;
41. b) Q. Liu, L. Wang, A. G. Frutos, A. E. Condon, R. M. Corn, L. M. Smith, Nature 2000, 403, 175-179
42. V. Derycke, R. Martel, J. Appenzeller, P. Avouris, Nano Lett. 2001, 1, 453-456.
43. S. J. Tans, C. Dekker, Nature 2000, 404, 834-835.
44. L. A. Bumm, J. J. Arnold, M. T. Cygan, T. D. Dunbar, T. P. Burgin, L. Jones, D. L. Allara, J. M. Tour, P. S. Weiss, Science 1996, 271, 1705-1707.
45. J. Chen, W. Wang, J. Klemic, M. A. Reed, B. W. Axelrod, D. M. Kaschak, A. M. Rawlett, D. W. Price, S. M. Dirk, J. M. Tour, D. S. Grubisha, D. W. Bennett, Ann. N.Y. Acad. Sci. 2002, 960, 69-99.
46. R. M. Metzger, J. Mater. Chem. 1999, 9, 2027-2036.
47. A. C. Brady, J. R. Sambles, in Handbook of Electron Transfer in Chemistry, Vol. 5 (Eds.: V. Balzani, A. P. de Silva, E. J. Gould), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, p. 137-155.
48. a) C. P. Collier, E. W. Wong, M. Belohradsky, F. M. Raymo, J. F. Stoddart, P. J. Kuekes, R. S. Williams, J. R. Heath, Science 1999, 285, 391-394;
49. b) C. P. Collier, G. Mattersteig, E. W. Wong, Y. Luo, K. Beverly, J. Sampaio, F. M. Raymo, J. F. Stoddart, P. J. Kuekes, R. S. Williams, J. R. Heath, Science 2000, 289, 1172-1175.
50. a) A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, C. P. McCoy, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7891-7892;
51. b) C. R. Cooper, T. D. James, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 2000, 963-969.
52. F. Garcia-Sanchez, A. Navas, J. J. Laserna, Talanta 1982, 29, 511-514.
53. M. E. Huston, E. U. Akkaya, A. W. Czarnik, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8735-8736.
54. M. W. Hosseini, A. J. Blacker, J.-M. Lehn, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 3896-3904.
55. a) F. Pina, M. J. Melo, M. Maestri, P. Passaniti, V. Balzani, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4496-4498;
56. b) L. Gobbi, P. Seiler, F. Diederich, Angew. Chem. 1999, 111, 740-743; Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 674-678.
57. b) L. Gobbi, P. Seiler, F. Diederich, Angew. Chem. 1999, 111, 740-743; Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 674-678.
58. A. S. Lukas, P. J. Bushard, M. R. Wasielewski, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2440-2441.
59. F. Remacle, S. Speiser, R. D. Levine, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 5589-5591.
60. T. H. Zhang, C. P. Zhang, G. H. Fu, Y. D. Li, L. Q. Gu, G. Y. Zhang, Q. W. Song, B. Parsons, R. R. Birge, Opt. Eng. 2000, 39, 527-534.
61. G. McSkimming, J. H. R. Tucker, H. Bouas-Laurent, J.-P. Desvergne, Angew. Chem. 2000, 112, 2251-2253; Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 2167-2169.
62. G. McSkimming, J. H. R. Tucker, H. Bouas-Laurent, J.-P. Desvergne, Angew. Chem. 2000, 112, 2251-2253; Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 2167-2169.
63. A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, G. E. M. Maguire, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1994, 1213-1214.
64. P. Ghosh, P. K. Bharadwaj, S. Mandal, S. Ghosh, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1553-1554.
65. T. Gunnlaugsson, M. MacDonail, D. Parker, Chem. Commun. 2000, 93-94.
66. A. P. de Silva, I. M. Dixon, H. Q. N. Gunaratne, T. Gunnlaugsson, P. R. S. Maxwell, T. E. Rice, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1393-1394.
67. S. Iwata, K. Tanaka, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1995, 1491-1492.
68. D. Parker, J. A. G. Williams, Chem. Commun. 1998, 245-246.
69. H. T. Baytekin, E. U. Akkaya, Org. Lett. 2000, 2, 1725-1727.
70. A. Saghatelian, N. H. Völcker, K. M. Guckian, V. S.-Y. Lin, M. R. Ghadiri, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 346-347.
71. A. Credi, V. Balzani, S. J. Langford, J. F. Stoddart, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2679-2681.
72. M. Asakawa, P. R. Ashton, V. Balzani, A. Credi, G. Mattersteig, O. A. Matthews, M. Montalti, N. Spencer, J. F. Stoddart, M. Venturi, Chem. Eur. J. 1997, 3, 1992-1996.
73. K. Rurack, A. Koval'chuck, J. L. Bricks, J. L. Slominskii, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6205-6206.
74. a) N. Lotan, G. Ashkenazi, S. Tuchman, S. Nehamkin, S. Sideman, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1993, 236, 95-104;
75. b) K. E. Preboda, J. E. Scott, R. D. Mullins, W. A. Lim, Science 2000, 290, 801-806.
76. A. S. Deonarine, S. M. Clark, L. Konermann, Future Gener. Comput. Syst. 2003, 19, 87-97.
77. S. Alves, F. Pina, M. T. Albelda, E. Garcia-Espagna, C. Soriano, S. V. Luis, Eur. J. Inorg. Chem. 2001, 405-412.
78. A. P. de Silva, R. A. D. D. Rupasinghe, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1985, 1669-1670.
79. A. M. Rincon, In Encyclopedia of Electrical and Electronic Engineering Online (Ed.: J. Webster), Wiley, New York, 1999, article on "Logic Arrays".
80. A. P. de Silva, N.D. McClenaghan, Chem. Eur. J. 2002, 8, 4935-4945.
81. M. A. Neilsen, I. L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press, Cambridge, 2000.
82. W. E. Moerner, T. Basche, Angew. Chem. 1993, 105, 537-557; Angew. Chem. Int. Ed. 1993, 32, 457-476.
83. W. E. Moerner, T. Basche, Angew. Chem. 1993, 105, 537-557; Angew. Chem. Int. Ed. 1993, 32, 457-476.
84. Indicators (Ed.: E. Bishop) Pergamon, London, 1972.
85. M. D. P. de Costa, A. P. de Silva, S. T. Pathirana, Can. J. Chem. 1987, 65, 1416-1419.
86. N. Sabbatini, M. Guardigli, J.-M. Lehn, Coord. Chem. Rev. 1993, 123, 201-228.
87. A. Roque, F. Pina, S. Alves, R. Ballardini, M. Maestri, V. Balzani, J. Mater. Chem. 1999, 9, 2265-2269.
88. H. F. Ji, R. Dabestani, G. M. Brown, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9306-9307.
89. H. Xu, X. Xu, R. Dabestani, G. M. Brown, L. Fan, S. Patton, H. F. Ji, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 2002, 636-643.
90. F. M. Raymo, S. Giordani, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4651-4652.
91. F. M. Raymo, S. Giordani, Org. Lett. 2001, 3, 1833-1836.
92. F. M. Raymo, S. Giordani, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2004-2007.
93. F. M. Raymo, S. Giordani, Org. Lett. 2001, 3, 3475-3478.
94. F. M. Raymo, R. J. Alvarado, S. Giordani, M. A. Cejas, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2361-2364.
95. K. Szacilowski, Z. Stasicka, Coord. Chem. Rev. 2002, 229, 17-26.
96. A. P. de Silva, N. D. McClenaghan, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3965-3966.
97. a) B. Yurke, A. P. Mills, S. L. Cheng, BioSystems 1999, 52, 165-174;
98. b) F. Guarnieri, M. Fliss, C. Bancroft, Science 1996, 273, 220-223.