Absolute rates of hole transfer in DNA

Journal of the American Chemical Society

Volumn 127, Issue 42, 2005, Pages 14894-14903

  Senthilkumar, Kittusamy ^a   Grozema, Ferdinand C ^a   Guerra, Célia Fonseca ^b   Bickelhaupt, F Matthias ^b   Lewis, Frederick D ^c   Berlin, Yuri A ^c   Ratner, Mark A ^c   Siebbeles, Laurens D A ^a  

^a DELFT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

^b VU UNIVERSITY AMSTERDAM   (Netherlands)

^c NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARRIER MOBILITY; CHARGE TRANSFER; HAMILTONIANS; MATHEMATICAL MODELS; MATRIX ALGEBRA; RATE CONSTANTS;

COULOMB INTERACTION; HAIRPINS; TIGHT-BINDING CALCULATIONS; TIGHT-BINDING MODELS;

DNA;

ADENINE; DNA; GUANINE DERIVATIVE; NUCLEIC ACID BASE; STILBENE DERIVATIVE; THYMINE;

ARTICLE; BASE PAIRING; CHEMICAL REACTION KINETICS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DNA SEQUENCE; ELECTRON TRANSPORT; ENERGY TRANSFER; QUANTITATIVE ANALYSIS; QUANTUM CHEMISTRY; SURFACE CHARGE;

DNA; ENERGY TRANSFER; GUANINE; KINETICS; STILBENES; TIME FACTORS;

EID: 27144551290     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja054257e     Document Type: Article

References (99)

1. Armitage, B. Chem. Rev. 1998, 98, 1171-1200.
2. Burrow, C. J.; Muller, J. G. Chem. Rev. 1998, 98, 1109-1151.
3. Ratner, M. A.; Jortner, J. Molecular electronics; Blackwell: Oxford, 1997.
4. Bhalla, V.; Bajpai, R. P.; Bharadwaj, L. M. EMBO Rep. 2003, 4, 442-445.
5. Tabata, H.; Cai, L. T.; Gu, J. H.; Tanaka, S.; Otsuka, Y.; Sacho, Y.; Taniguchi, M.; Kawai, T. Synth. Met. 2003, 133, 469-472.
6. Di Ventra, M.; Zwolak, M. In Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology; Nalwa, H. S., Ed.; American Scientific Publishers: Stevenson Ranch, CA, 2004.
7. Hartwich, G.; Caruana, D. J.; de Lumley-Woodyear, T.; Wu, Y. B.; Campbell, C. N.; Heller, A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10803-10812.
8. Lisdat, F.; Ge, B.; Scheller, F. W. Electrochem. Commun. 1999, 1, 65-68.
9. Park, S. J.; Lazarides, A. A.; Mirkin, C. A.; Brazis, P. W.; Kannewurf, C. R.; Letsinger, R. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 3845-3848.
10. Boon, E. M.; Ceres, D. M.; Drummond, T. G.; Hill, M. G.; Barton, J. K. Nat. Biotechnol. 2000, 18, 1096-1100.
11. Niemeyer, C. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 4128-4158.
12. Park, S.-J.; Taton, T. A.; Mirkin, C. A. Science 2002, 295, 1503-1506.
13. Marshall, A.; Hodgson, J. Nat. Biotechnol. 1998, 16, 27-31.
14. Kelley, S. O.; Jackson, N. M.; Hill, M. G.; Barton, J. K. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 941-945.
15. Lisdat, F.; Ge, B.; Scheller, F. W. Electrochem. Commun. 1999, 1, 65-68.
16. Ito, T.; Rakita, S. E. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11480-11481.
17. Behrens, C.; Ober, M.; Carell, T. Eur. J. Org. Chem. 2002, 19, 3281-3289.
18. Behrens, C.; Burgdorf, L. T.; Schwögler, A.; Carell, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 1763-1766.
19. Behrens, C.; Carell, T. Chem. Commun. 2003, 14, 1632-1633.
20. Breeger, S.; Hennecke, U.; Carell, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1302-1303.
21. Wagenknecht, H. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 2454-2460.
22. Kaden, P.; Mayer-Enthart, E.; Trifonov, A.; Foebog, T.; Wagenknecht, H. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 1637-1639.
23. Razskazovskii, Y.; Swarts, S. G.; Falcone, J. M.; Taylor, C.; Sevilla, M. D. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 1460-1467.
24. Giese, B. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 631-636.
25. Schuster, G. B. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 253-260.
26. Treadway, C. R.; Hill, M. G.; Barton, J. K. Chem. Phys. 2002, 281, 409-428.
27. O'Neill, M. A.; Barton, J. K. Top. Curr. Chem. 2004, 236, 67-115.
28. Endres, R. G.; Cox, D. L.; Singh, R. R. P. Rev. Mod. Phys. 2004, 76, 195-213.
29. Henderson, P. T.; Jones, D.; Hampikian, G.; Kan, Y.; Schuster, G. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 8353-8358.
30. Conwell, E. M. Top. Curr. Chem. 2004, 237, 73-101.
31. Conwell, E. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 8795-8799.
32. Barnett, R. N.; Cleveland, C. L.; Joy, A.; Landman, U.; Schuster, G. B. Science 2001, 294, 567-571.
33. Liu, C.-S.; Hernandez, R.; Schuster, G. B. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2877-2844.
34. Voityuk, A. A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 204904.
35. Basko, D. M.; Conwell, E. M. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 098102.
36. Olofsson, J.; Larsson, S. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10398-10406.
37. Jortner, J.; Bixon, M.; Langenbacher, T.; Michel-Beyerle, M. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 12759-12765.
38. Ratner, M. A. Nature 1999, 397, 480-481.
39. Bixon, M.; Giese, B.; Wessely, S.; Langenbacher, T.; Michel-Beyerle, M. E.; Jortner, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 11713-11716.
40. Berlin, Y. A.; Burin, A. L.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 443-445.
41. Grozema, F. C.; Berlin, Y. A.; Siebbeles, L. D. A. Int. J. Quantum Chem. 1999, 75, 1009-1016.
42. Grozema, F. C.; Berlin, Y. A.; Siebbeles, L. D. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10903-10909.
43. Berlin, Y. A.; Burin, A. L.; Ratner, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 260-268.
44. Giese, B.; Amaudrut, J.; Köhler, A.-K.; Spermann, M.; Wessely, S. Nature 2001, 412, 318-320.
45. Berlin, Y. A.; Burin, A. L.; Ratner, M. A. Chem. Phys. 2002, 275, 61-74.
46. Bixon, M.; Jortner, J. Chem. Phys. 2002, 287, 393-408.
47. Shimazaki, T.; Asai, Y.; Yamashita, K. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1295-1303.
48. Berlin, Y. A.; Kurnikov, I. V.; Beratan, D.; Ratner, M. A.; Burin, A. L. Top. Curr. Chem. 2004, 237, 1-36.
49. Bicout, D. J.; Kats, E. Phys. Lett. A 2002, 300, 479-484.
50. Meggers, E.; Michel-Beyerle, M. E.; Giese, B. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12950-12915.
51. Giese, B.; Wessely, S.; Spormann, M.; Lindemann, U.; Meggers, E.; Michel-Beyerle, M. E. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 996-998.
52. Nakatani, K.; Dohno, C.; Saito, I. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10854-10855.
53. Ly, D.; Sanii, L.; Schuster, G. B. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9400-9410.
54. Giese, B. Curr. Opin. Chem. Biol. 2002, 6, 612-618.
55. Wan, C.; Fiebig, T.; Kelley, S. O.; Treadway, C. R.; Barton, J. K.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 6014-6019.
56. Lewis, F. D.; Liu, X.; Liu, J.; Miller, S. E.; Hayes, R. T.; Waslelewski, M. R. Nature 2000, 406, 51-53.
57. Lewis, F. D.; Letsinger, R. L.; Wasielewski, M. R. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 159-170.
58. Lewis, F. D.; Zuo, X.; Liu, J.; Hayes, R. T.; Wasielewski, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4568-4569.
59. Lewis, F. D.; Liu, J.; Zuo, X.; Hayes, R. T.; Wasielewski, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4850-4861.
60. Hess, S.; Götz, M.; Davis, W. B.; Michel-Beyerle, M.-E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10046-10055.
61. Takada, T.; Kawai, K.; Tojo, S.; Majima, T. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14052-14057.
62. Takada, T.; Kawai, K.; Cai, X.; Sugimoto, A.; Fujitsuka, M.; Majima, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1125-1129.
63. Lewis, F. D.; Liu, X. Y.; Wu, Y. S.; Miller, S. E.; Wasielewski, M. R.; Letsinger, R. L.; Sanishvili, R.; Joachimiak, A.; Tereshko, V.; Egli, M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9905-9906.
64. Lewis, F. D.; Letsinger, R. L.; Wasielewski, M. R.; Egli, M. Biophys. J. 2000, 78, 139A-139A.
65. Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J. In Reviews on Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B., Boyd, D. B., Eds.; Wiley-VCH: New York, 2000; Vol. 15, pp 1-86.
66. Te Velde, G.; Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J.; Fonseca Guerra, C.; Van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Ziegler, T. J. Comput. Chem. 2001, 22, 931-967.
67. Senthilkumar, K.; Grozema, F. C.; Guerra, C. F.; Bickelhaupt, F. M.; Siebbeles, L. D. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13658-13659.
68. Senthilkumar, K.; Grozema, F. C.; Bickelhaupt, F. M.; Siebbeles, L. D. A. J. Chem. Phys. 2003, 119, 9809-9817.
69. Grozema, F. C.; Siebbeles, L. D. A.; Berlin, Y. A.; Ratner, M. A. ChemPhysChem 2002, 6, 536-539.
70. Bixon, M.; Jortner, J. Adv. Chem. Phys. 1999, 106, 35-208.
71. Voityuk, A. A.; Rosch, N.; Bixon, M.; Jortner, J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9740-9745.
72. Voityuk, A. A.; Jortner, J.; Bixon, M.; Rosch, N. J. Chem. Phys. 2001, 114, 5614-5620.
73. Voityuk, A. A.; Rosch, N. J. Chem. Phys. 2002, 117, 5607-5620.
74. Newton, M. D. Chem. Rev. 1991, 91, 767-792.
75. Snijders, J. G.; Vernooijs, P.; Baerends, E. J. At. Data Nucl. Data Tables 1981, 26, 483-509.
76. Chong, D. P.; Gritsenko, O. V.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 2002, 116, 1760-1772.
77. Lu, X.-J.; El Hassan, M. A.; Hunter, C. A. J. Mol. Biol. 1997, 273, 681-691.
78. Sugiyama, H.; Saito, I. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7063-7068.
79. Hush, N. S.; Cheung, A. S. Chem. Phvs. Lett. 1975, 34, 11-13.
80. Voityuk, A. A.; Jortner, J.; Bixon, M.; Rösch, N. Chem. Phys. Lett. 2000, 324, 430-434.
81. Voityuk, A. A.; Siriwong, K.; Rösch, N. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 5421-5425.
82. O'Neill, M. A.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13234-13235.
83. Endres, R. G.; Cox, D. L.; Singh, R. R. P. Condensed Matter 2002, cond-mat/021404 (http://arxiv.org/archive/cond-mat).
84. Berlin, Y. A.; Burin, A. L.; Siebbeles, L. D. A.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 5666-5678.
85. Lankas, F.; Sponer, J.; Langowski, J.; Cheatham, T. E. Biophys. J. 2003, 85, 2872-2883.
86. Olson, W. K.; Gorin, A. A.; Lu, X.-J.; Hock, L. M.; Zhurkin, V. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 11163-11168.
87. Makarov, V.; Pettitt, B. M.; Feig, M. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 376-394.
88. Tavernier, H. L.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11541-11550.
89. Tong, G. S. M.; Kurnikov, I. V.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2381-2392.
90. Siriwong, K.; Voityuk, A. A.; Newton, M. D.; Rosch, N. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 2595-2601.
91. LeBard, D. N.; Lilichenko, M.; Matyushov, D. V.; Berlin, Y. A.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14509-14520.
92. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265-322.
93. Mikkelsen, K. V.; Ratner, M. A. Chem. Rev. 1987, 87, 113-153.
94. Troisi, A.; Nitzan, A.; Ratner, A. J. Chem. Phys. 2003, 119, 5782-5788.
95. Takada, T.; Kawai, K.; Cai, X.; Sugimoto, A.; Fujitsuka, M.; Majima, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1125-1129.
96. Pope, M.; Swenberg, C. E. Electronic Processes in Organic Crystals and Polymers; Oxford University Press: Oxford, 1999.
97. Conwell, E. M.; Basko, D. M. Synth. Met. 2003, 137, 1381-1383.
98. Kurnikov, I. V.; Tong, G. S. M.; Madrid, M.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 7-10.
99. Conwell, E. M.; Basko, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11441-11445.