Generalization of the Förster resonance energy transfer theory for quantum mechanical modulation of the donor-acceptor coupling

Journal of Chemical Physics

Volumn 127, Issue 17, 2007, Pages

  Jang, Seogjoo ^a  

^a CITY UNIVERSITY OF NEW YORK   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MATHEMATICAL MODELS; MODULATION; QUANTUM THEORY; SPECTRAL DENSITY;

DONOR-ACCEPTOR COUPLING; ELECTRONIC EXCITATION; FORSTER RESONANCE ENERGY TRANSFER; HARMONIC OSCILLATORS; RATE EXPRESSION;

ENERGY TRANSFER;

EID: 35948996110     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2779031     Document Type: Article

References (91)

1. Th. Förster, Discuss. Faraday Soc. 27, 7 (1953).
2. Th. Förster, in Modern Quantum Chemistry, edited by, O. Sinanoglu, (Academic, New York, 1965), Pt..
3. V. M. Agranovich and M. D. Galanin, Electronic Excitation Energy Transfer in Condensed Matter (North-Holland, Amsterdam, 1982).
4. E. J. B. Birks, Excited States of Biological Molecules (Wiley, London, 1976).
5. Resonance Energy Transfer, edited by, D. L. Andrews, and, A. A. Demidov, (Wiley, Chichester, 1999).
6. G. D. Scholes, Annu. Rev. Phys. Chem. 54, 57 (2003).
7. V. D. Kleiman, J. S. Melinger, and D. McMorrow, J. Phys. Chem. B 105, 5595 (2001).
8. K. M. Gaab and C. J. Bardeen, J. Phys. Chem. B 108, 4619 (2004).
9. O. P. Varnavski, J. Ostrowski, L. Sukhomlinova, R. J. Twieg, G. C. Bazan, and T. Goodson III, J. Am. Chem. Soc. 124, 1736 (2002).
10. M. Ranasinghe, Y. Wang, and T. Goodson III, J. Am. Chem. Soc. 83, 4456 (1999).
11. T. Ha, Th. Enderle, D. F. Ogletree, D. S. Chemla, P. R. Selvin, and S. Weiss, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93, 6264 (1996).
12. E. A. Lipman, B. Schuler, O. Bakajin, and W. A. Eaton, Science 301, 1233 (2003).
13. A. L. Thompson, K. M. Gaab, J. Xu, C. J. Bardeen, and T. J. Martínez, J. Phys. Chem. A 108, 671 (2004).
14. K. F. Wong, B. Bagchi, and P. J. Rossky, J. Phys. Chem. A 108, 5752 (2004).
15. D. Beljonne, E. Hennebicq, C. Daniel, L. M. Herz, C. Silva, G. D. Scholes, F. J. M. Hoeben, P. Jonkheijm, A. P. H. J. Schenning, S. C. J. Meskers, R. T. Phillips, R. H. Friend, and E. W. Meijer, J. Phys. Chem. B 109, 10594 (2005).
16. V. Russo, C. Curutchet, and B. Mennucci, J. Phys. Chem. B 111, 853 (2007).
17. T.-Q. Nguyen, J. Wu, V. Doan, B. J. Schwartz, and S. H. Tolbert, Science 288, 652 (2000).
18. J.-S. Hsiao, B. Krueger, W. Wagner, T. E. Johonson, J. K. Delaney, D. Mazuerall, G. R. Fleming, J. S. Lindsey, D. F. Bocian, and R. J. Donohoe, J. Am. Chem. Soc. 118, 11181 (1996).
19. S. I. Yang, R. K. Lammi, J. Seth, J. A. Riggs, T. Arai, D. Kim, D. Bocian, D. Holten, and J. Lindsey, J. Phys. Chem. B 102, 9426 (1998).
20. J. M. Serin, D. W. Brousmiche, and J. M. J. Fŕchet, Chem. Commun. (Cambridge) 22, 2605 (2002).
21. R. Gronheid, J. Hofkens, F. Kohn, T. Weil, E. Reuther, K. Mullen, and F. C. De Schryver, J. Am. Chem. Soc. 124, 2418 (2002).
22. N. Aratani, H. S. Cho, T. K. Ahn, S. Cho, D. Kim, H. Sumi, and A. Osuka, J. Am. Chem. Soc. 125, 9668 (2003).
23. E. Hindin, R. A. Forties, R. S. Loewe, A. Ambroise, C. Kirmaier, D. Bocian, J. S. Lindsey, D. Holten, and R. S. Knox, J. Phys. Chem. B 108, 12821 (2004).
24. C. Fan, S. Wang, J. W. Hong, G. C. Bazan, K. W. Plaxco, and A. J. Heeger, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 6297 (2003).
25. C.-H. Chen, K.-Y. Liu, S. Sudhakar, T.-S. Lim, W. Fann, C.-P. Hsu, and T.-Y. Luh, J. Phys. Chem. B 109, 17887 (2005).
26. M. Schlosser and S. Lochbrunner, J. Phys. Chem. B 110, 6001 (2006).
27. V. K. Praveen, S. J. George, R. Varghese, C. Vijayakumar, and A. Ajayaghosh, J. Am. Chem. Soc. 124, 4436 (2002).
28. L. Stryer and R. P. Haugland, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 58, 719 (1967).
29. R. P. Haugland, J. Yguerabide, and L. Stryer, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 63, 23 (1969).
30. P. R. Selvin, Nat. Struct. Biol. 7, 730 (2000).
31. A. Hillisch, M. Lorenz, and S. Diekmann, Curr. Opin. Struct. Biol. 11, 201 (2001).
32. T. Heyduk, Curr. Opin. Biotechnol. 13, 292 (2002).
33. S. V. Koushik, H. Chen, C. Thaler, H. L. Puhl III, and S. S. Vogel, Biophys. J. 91, L99 (2006).
34. D. Kim and A. Osuka, Acc. Chem. Res. 37, 735 (2004).
35. S. Jang, Y. J. Jung, and R. J. Silbey, Chem. Phys. 275, 319 (2002).
36. H. Sumi, J. Phys. Chem. B 103, 252 (1999).
37. G. D. Scholes and G. R. Fleming, J. Phys. Chem. B 104, 1854 (2000).
38. G. D. Scholes, X. J. Jordanides, and G. R. Fleming, J. Phys. Chem. B 105, 1640 (2001).
39. S. Jang, M. D. Newton, and R. J. Silbey, Phys. Rev. Lett. 92, 218301 (2004).
40. M. Bates, T. R. Blosser, and X. Zhuang, Phys. Rev. Lett. 94, 108101 (2005).
41. B. Schuler, E. A. Lipman, P. J. Steinbach, M. Kumke, and W. A. Eaton, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 2754 (2005).
42. C. S. Yun, A. Javier, T. Jennings, M. Fisher, S. Hira, S. Peterson, B. Hopkins, N. O. Reich, and G. F. Strouse, J. Am. Chem. Soc. 127, 3115 (2005).
43. L. P. Watkins, H. Chang, and H. Yang, J. Phys. Chem. A 110, 5191 (2006).
44. A. R. Clapp, I. L. Medintz, J. M. Mauro, B. R. Fisher, M. G. Bawendi, and H. Mattoussi, J. Am. Chem. Soc. 126, 301 (2004).
45. A. R. Clapp, I. L. Medintz, B. R. Fisher, G. P. Anderson, and H. Mattoussi, J. Am. Chem. Soc. 127, 1242 (2005).
46. T.-S. Ahn, A. Nantalaksakul, R. R. Dasari, R. O. Al-Kaysi, A. M. Müller, S. Thayumanavan, and C. J. Bardeen, J. Phys. Chem. B 110, 24331 (2006).
47. R. Ḿtivier, F. Nolde, K. Müllen, and T. Basch́, Phys. Rev. Lett. 98, 047802 (2007).
48. S. M. Melnikov, E. K. L. Yeow, H. Uji-i, M. Cotlet, K. Müllen, F. C. DeSchryver, J. Enderlein, and J. Hofkens, J. Phys. Chem. B 111, 708 (2007).
49. T. K. Ahn, Z. S. Yoon, I.-W. Hwang, J. K. Lim, H. Rhee, T. Joo, E. Sim, S. K. Kim, N. Aratani, A. Osuka, and D. Kim, J. Phys. Chem. B 109, 11223 (2005).
50. M. Lippitz, C. H. Hübner, T. Christ, H. Eichner, P. Bordat, A. Herrmann, K. Müllen, and T. Basch́, Phys. Rev. Lett. 92, 103001 (2004).
51. H. Sahoo, D. Roccatano, M. Zacharias, and W. M. Nau, J. Am. Chem. Soc. 128, 8118 (2006).
52. E. Nir, X. Michalet, K. M. Hamadani, T. A. Laurence, D. Neuhauser, Y. Kovchegov, and S. Weiss, J. Phys. Chem. B 110, 22103 (2006).
53. S. Westenhoff, W. J. D. Beenken, R. H. Friend, N. C. Greenham, A. Yartsev, and V. Sundström, Phys. Rev. Lett. 97, 166804 (2006).
54. X. Michalet, S. Weiss, and M. Jäger, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 106, 1785 (2006).
55. G. Srinivas and B. Bagchi, J. Phys. Chem. B 105, 9370 (2001).
56. G. C. Claudio and E. R. Bittner, J. Phys. Chem. A 107, 7092 (2003).
57. W. Ortiz, A. Roitberg, and J. L. Krause, J. Phys. Chem. B 108, 8218 (2004).
58. W. Ortiz, B. P. Krueger, V. D. Kleiman, J. L. Krause, and A. E. Roitberg, J. Phys. Chem. B 109, 11512 (2005).
59. I. Gopich and A. Szabo, J. Phys. Chem. B 107, 5058 (2003).
60. S. Yang, J. B. Witkoskie, and J. Cao, J. Chem. Phys. 117, 11010 (2002).
61. S. Yang and J. Cao, J. Chem. Phys. 121, 562 (2004).
62. D. Wang and E. Geva, J. Phys. Chem. B 109, 1626 (2005).
63. J. Shang and E. Geva, J. Phys. Chem. B 109, 16340 (2005).
64. J. Shang and E. Geva, J. Phys. Chem. B 111, 4178 (2007).
65. J. Shang and E. Geva, J. Phys. Chem. B 111, 4220 (2007).
66. E. S. Medvedev and A. A. Stuchebrukhov, J. Chem. Phys. 107, 3821 (1997).
67. S. Jang and M. D. Newton, J. Chem. Phys. 122, 024501 (2005).
68. J. Cao and G. A. Voth, J. Chem. Phys. 100, 5106 (1994).
69. S. Jang and G. A. Voth, J. Chem. Phys. 111, 2371 (1999).
70. S. Jang, J. Chem. Phys. 124, 064107 (2006).
71. J. A. Poulsen, G. Nyman, and P. J. Rossky, J. Chem. Phys. 119, 12179 (2003).
72. A. Horikoshi and K. Kinugawa, J. Chem. Phys. 122, 174104 (2005).
73. I. R. Craig and D. E. Manolopoulos, J. Chem. Phys. 121, 3368 (2004).
74. D. Kim and J. D. Doll, J. Chem. Phys. 108, 3871 (1998).
75. E. Sim, J. Chem. Phys. 115, 4450 (2001).
76. J. Shao and N. Makri, J. Chem. Phys. 116, 507 (2002).
77. H. Kim and P. J. Rossky, J. Chem. Phys. 125, 074107 (2006).
78. T. F. Soules and C. B. Duke, Phys. Rev. B 3, 262 (1971).
79. G. Juzeliunas and D. L. Andrews, Phys. Rev. B 49, 8751 (1994).
80. G. S. Agarwal and S. D. Gupta, Phys. Rev. A 57, 667 (1998).
81. D. Hsu and D. Chandler, J. Chem. Phys. 93, 5075 (1990).
82. M. Hopmeier, W. Guss, M. Deussen, E. O. Göbel, and R. F. Mahrt, Phys. Rev. Lett. 82, 4118 (1999).
83. M. E. Crenshaw and C. M. Bowden, Phys. Rev. Lett. 85, 1851 (2000).
84. P. Andrew and W. L. Barnes, Science 290, 785 (2000).
85. H. T. Dung, L. Knöll, and D.-G. Welsch, Phys. Rev. A 65, 043813 (2002).
86. J. Jortner, J. Chem. Phys. 64, 4860 (1976).
87. M. Yang, R. Agarwal, and G. R. Fleming, J. Photochem. Photobiol., A 142, 107 (2001).
88. G. S. Engel, T. R. Calhoun, E. L. Read, T.-K. Ahn, T. Mancal, Y.-C. Cheng, R. E. Blankenship, and G. R. Fleming, Nature (London) 446, 782 (2007).
89. J. Cina and G. R. Fleming, J. Phys. Chem. A 108, 11196 (2004).
90. R. S. Knox and H. van Amerongen, J. Phys. Chem. B 106, 5289 (2002).
91. D. P. Craig and T. Thirunamachandran, Molecular Quantum Electrodynamics: An Introduction to Radiation-Molecule Interactions (Academic, London, 1984).