DNA charge transfer: An atomistic model

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 108, Issue 31, 2004, Pages 11812-11819

  Cramer, Tobias ^a   Krapf, Sebastian ^a   Koslowski, Thorsten ^a  

^a UNIVERSITY OF FREIBURG   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARGE CARRIERS; CHARGE TRANSFER; ELECTRODES; HAMILTONIANS; MATHEMATICAL MODELS; POTENTIAL ENERGY; ULTRAVIOLET RADIATION;

DECAY CHANNELS; ENERGY PARAMETERS; GUANINE; HOLE TRANSFER;

DNA;

EID: 4143152666     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp049712s     Document Type: Article

References (74)

1. Treadway, C. R.; Hill, M. G.; Barton, J. K. Chem. Phys. 2002, 281, 409. Delaney, S.; Barton, J. K. J. Org. Chem. 2003, 68, 6475.
2. Treadway, C. R.; Hill, M. G.; Barton, J. K. Chem. Phys. 2002, 281, 409. Delaney, S.; Barton, J. K. J. Org. Chem. 2003, 68, 6475.
3. Fink, H.-W. Cell. Mol. Life. Sci. 2001, 58, 1.
4. Arkin, M. R.; Stemp, E. D. A.; Holmlin, R. E.; Barton, J. K.; Hoermann, A.; Olson, E. J. C.; Barbara, P. F. Science 1996, 273, 475. Hall, D. B.; Holmlin, R. E.; Barton, J. K. Nature 1996, 382, 731.
5. Arkin, M. R.; Stemp, E. D. A.; Holmlin, R. E.; Barton, J. K.; Hoermann, A.; Olson, E. J. C.; Barbara, P. F. Science 1996, 273, 475. Hall, D. B.; Holmlin, R. E.; Barton, J. K. Nature 1996, 382, 731.
6. Fiebig, T.; Wan, C.; Kelley, S. O.; Barton, J. K.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 1187; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 6014. Wan, C.; Fiebig, T.; Schiemann, O.; Barton, J. K.; Zewail, A. H. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 14052.
7. Fiebig, T.; Wan, C.; Kelley, S. O.; Barton, J. K.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 1187; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 6014. Wan, C.; Fiebig, T.; Schiemann, O.; Barton, J. K.; Zewail, A. H. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 14052.
8. Fiebig, T.; Wan, C.; Kelley, S. O.; Barton, J. K.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 1187; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 6014. Wan, C.; Fiebig, T.; Schiemann, O.; Barton, J. K.; Zewail, A. H. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 14052.
9. Meggers, E.; Kusch, D.; Spichty, M.; Wille, U.; Giese, B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1998, 37, 459. Meggers, E.; Michel-Beyerle, M. E.; Giese, B. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12950.
10. Meggers, E.; Kusch, D.; Spichty, M.; Wille, U.; Giese, B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1998, 37, 459. Meggers, E.; Michel-Beyerle, M. E.; Giese, B. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12950.
11. Fink, H. W.; Schönenberger, C. Nature 1999, 398, 407. Porath, D.; Bezryadin, A.; de Vries, S.; Dekker, C. Nature 2000, 403, 635.
12. Fink, H. W.; Schönenberger, C. Nature 1999, 398, 407. Porath, D.; Bezryadin, A.; de Vries, S.; Dekker, C. Nature 2000, 403, 635.
13. Bixon, M.; Giese, B.; Wessely, S.; Langenbacher, T.; Michel-Beyerle, M. E.; Jortner, J. Proc. Natl. Acad. Sci. 1999, 96, 11713.
14. Renger, T.; Marcus, R. A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 8404.
15. Giese, B.; Amaudrut, J.; Kohler, A. K.; Spormann, M.; Wessely, S. Nature 2001, 412, 318. Giese, B.; Spichty, M. ChemPhysChem 2000, 1, 195.
16. Giese, B.; Amaudrut, J.; Kohler, A. K.; Spormann, M.; Wessely, S. Nature 2001, 412, 318. Giese, B.; Spichty, M. ChemPhysChem 2000, 1, 195.
17. Petrov, E. G.; Shevchenko, Ye. V.; May, V. Chem. Phys. 2003, 288, 269.
18. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1956, 24, 966; J. Chem. Phys. 1956, 24, 979; Annu. Rev. Phys. Chem. 1964, 15, 155.
19. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1956, 24, 966; J. Chem. Phys. 1956, 24, 979; Annu. Rev. Phys. Chem. 1964, 15, 155.
20. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1956, 24, 966; J. Chem. Phys. 1956, 24, 979; Annu. Rev. Phys. Chem. 1964, 15, 155.
21. Voityuk, A. A.; Rösch, N.; Bixon, M.; Jortner, J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9740.
22. Troisi, A.; Orlandi, G. Chem. Phys. Lett. 2001, 344, 509.
23. Voityuk, A. A.; Siriwong, K.; Rösch, N. Angew. Chem. 2004, 116, 634.
24. Voityuk, A. A.; Jortner, J.; Bixon, M.; Rösch, N. Chem. Phys. Lett. 2000, 324, 430.
25. Sugiyama, H.; Saito, I. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7063.
26. Pappu, R. V.; Hart, R. K.; Ponder, J. W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 9725. Dudek, M. J.; Ramnarayan, K.; Ponder, J. W. J. Comput. Chem. 1998, 19, 548. Kong, Y.; Ponder, J. W. J. Chem. Phys. 1997, 107, 481. Ponder, J. W.; Richards, F. M. J. Comput. Chem. 1987, 8, 1016.
27. Pappu, R. V.; Hart, R. K.; Ponder, J. W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 9725. Dudek, M. J.; Ramnarayan, K.; Ponder, J. W. J. Comput. Chem. 1998, 19, 548. Kong, Y.; Ponder, J. W. J. Chem. Phys. 1997, 107, 481. Ponder, J. W.; Richards, F. M. J. Comput. Chem. 1987, 8, 1016.
28. Pappu, R. V.; Hart, R. K.; Ponder, J. W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 9725. Dudek, M. J.; Ramnarayan, K.; Ponder, J. W. J. Comput. Chem. 1998, 19, 548. Kong, Y.; Ponder, J. W. J. Chem. Phys. 1997, 107, 481. Ponder, J. W.; Richards, F. M. J. Comput. Chem. 1987, 8, 1016.
29. Pappu, R. V.; Hart, R. K.; Ponder, J. W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 9725. Dudek, M. J.; Ramnarayan, K.; Ponder, J. W. J. Comput. Chem. 1998, 19, 548. Kong, Y.; Ponder, J. W. J. Chem. Phys. 1997, 107, 481. Ponder, J. W.; Richards, F. M. J. Comput. Chem. 1987, 8, 1016.
30. Voityuk, A. A.; Siriwong, K.; Rösch, N. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 5421.
31. Su, W. P.; Schrieffer, J. R.; Heeger, A. J. Phys. Rev. Lett. 1979, 42, 1698; Phys. Rev. B 1980, 22, 2099.
32. Su, W. P.; Schrieffer, J. R.; Heeger, A. J. Phys. Rev. Lett. 1979, 42, 1698; Phys. Rev. B 1980, 22, 2099.
33. Torii, H. J. Phys. Chem. 2000, 104, 413. Zao, H.; An, Z.; Wu, C. Q. Synth. Met. 2003, 135, 535.
34. Torii, H. J. Phys. Chem. 2000, 104, 413. Zao, H.; An, Z.; Wu, C. Q. Synth. Met. 2003, 135, 535.
35. Ma, J.; Yuan, R.-K. Phys. Rev. B 1988, 57, 9343. Huang, Y.; Okada, M.; Tanaka, K.; Yamabe, T. Sol. State Comm. 1996, 97, 303. Jiang, J.; Dong, J.; Wan, X.; King, D. Y. Phys. Lett. A 1998, 241, 274.
36. Ma, J.; Yuan, R.-K. Phys. Rev. B 1988, 57, 9343. Huang, Y.; Okada, M.; Tanaka, K.; Yamabe, T. Sol. State Comm. 1996, 97, 303. Jiang, J.; Dong, J.; Wan, X.; King, D. Y. Phys. Lett. A 1998, 241, 274.
37. Ma, J.; Yuan, R.-K. Phys. Rev. B 1988, 57, 9343. Huang, Y.; Okada, M.; Tanaka, K.; Yamabe, T. Sol. State Comm. 1996, 97, 303. Jiang, J.; Dong, J.; Wan, X.; King, D. Y. Phys. Lett. A 1998, 241, 274.
38. Rateitzak, M.; Koslowski, T. Chem. Phys. Lett. 2003, 377, 455.
39. Ness, H.; Shevlin, S. A.; Fisher, A. J. Phys. Rev. B 2001, 63, 125422.
40. Micnas, R.; Ranninger, J.; Robaskiewicz, S. Rev. Mod. Phys. 1990, 62, 113. Shen, S.-Q. Int. J. Mod. Phys. B 1998, 12, 709. Mancini, F.; et al. Int. J. Mod. Phys. B 1996, 1717.
41. Micnas, R.; Ranninger, J.; Robaskiewicz, S. Rev. Mod. Phys. 1990, 62, 113. Shen, S.-Q. Int. J. Mod. Phys. B 1998, 12, 709. Mancini, F.; et al. Int. J. Mod. Phys. B 1996, 1717.
42. Micnas, R.; Ranninger, J.; Robaskiewicz, S. Rev. Mod. Phys. 1990, 62, 113. Shen, S.-Q. Int. J. Mod. Phys. B 1998, 12, 709. Mancini, F.; et al. Int. J. Mod. Phys. B 1996, 1717.
43. Utz, N.; Koslowski, T. Chem. Phys. 2002, 282, 389.
44. Koslowski, T. J. Chem. Phys. 2000, 113, 10703; Z. Phys. Chem. NF 2001, 215, 1625 27. Koslowski, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 2197.
45. Koslowski, T. J. Chem. Phys. 2000, 113, 10703; Z. Phys. Chem. NF 2001, 215, 1625 27. Koslowski, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 2197.
46. Koslowski, T. J. Chem. Phys. 2000, 113, 10703; Z. Phys. Chem. NF 2001, 215, 1625 27. Koslowski, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 2197.
47. Koslowski, T.; Jurjiu, A.; Blumen, A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3283.
48. Goodenough, J. B.; in Brown, D. B. Mixed valence compounds; D. Reidel: Dordrecht, The Netherlands, 1980.
49. Georges, A.; Kotliar, G.; Krauth, W.; Rozenberg, M. J. Rev. Mod. Phys. 1996, 68, 13.
50. See, for example: May, V.; Kühn, O. Charge and energy transfer dynamics in molecular systems; Wiley-VCH: Berlin, 2000.
51. Kuharski, R. A.; Bader, J. S.; Chandler, D.; Sprik, M.; Klein, M. L.; Impey, R. W. J. Chem. Phys. 1988, 59, 3248. Bader, J. S.; Chandler, D. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 501. Bader, J. S.; Kuharski, R. A.; Chandler, D. J. Chem. Phys. 1990, 93, 230.
52. Kuharski, R. A.; Bader, J. S.; Chandler, D.; Sprik, M.; Klein, M. L.; Impey, R. W. J. Chem. Phys. 1988, 59, 3248. Bader, J. S.; Chandler, D. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 501. Bader, J. S.; Kuharski, R. A.; Chandler, D. J. Chem. Phys. 1990, 93, 230.
53. Kuharski, R. A.; Bader, J. S.; Chandler, D.; Sprik, M.; Klein, M. L.; Impey, R. W. J. Chem. Phys. 1988, 59, 3248. Bader, J. S.; Chandler, D. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 501. Bader, J. S.; Kuharski, R. A.; Chandler, D. J. Chem. Phys. 1990, 93, 230.
54. Hwang, J.-K.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 715.
55. Streitwieser, A. Molecular Orbital Theory for Organic Chemists: Wiley and Sons: New York, 1961.
56. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision B.04; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
57. Seidel, C. A. M.; Schulz, A.; Sauer, M. H. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5541. Steenken, S.; Jovanovic, S. V. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 617.
58. Seidel, C. A. M.; Schulz, A.; Sauer, M. H. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5541. Steenken, S.; Jovanovic, S. V. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 617.
59. Portmann, S.; Lüthi, H. P. CHIMIA 2000, 54, 766.
60. Chadi, D. J.; Cohen, M. L. Phys. Stat. Sol. B 1975, 68, 405. Harrison, W. A. Electronic structure and the properties of solids; Freeman: San Francisco, CA, 1980.
61. Chadi, D. J.; Cohen, M. L. Phys. Stat. Sol. B 1975, 68, 405. Harrison, W. A. Electronic structure and the properties of solids; Freeman: San Francisco, CA, 1980.
62. Slater, J. C.; Koster, G. F. Phys. Rev. 1954, 94, 1498.
63. Conwell, E. M.; Rakhmanova, S. V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 4556. Rakhmanova, S. V.; Conwell, E. M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2056.
64. Conwell, E. M.; Rakhmanova, S. V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 4556. Rakhmanova, S. V.; Conwell, E. M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2056.
65. Rauhut, G.; Clark, T. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9127. Gröppel, M.; Roth, W.; Clark, T. Adv. Mater. 1995, 7, 927.
66. Rauhut, G.; Clark, T. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9127. Gröppel, M.; Roth, W.; Clark, T. Adv. Mater. 1995, 7, 927.
67. Harriman, A. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1999, 38, 945.
68. Zusman, L. D. Chem. Phys. 1980, 49, 295.
69. Lewis, F. D.; Liu, X.; Miller, S. E.; Hayes, R. T.; Wasielewski, M. R. Nature 2000, 406, 51.
70. Giese, B. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 631 and references therein.
71. Lewis, F. D.; Xiaoyang, T. W.; Letsinger, R. L.; Grennfield, S. R.; Miller, S. E.; Wasielewski, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2889.
72. Berlin, Y. A.; Burin, A. L.; Ratner, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 260.
73. ee = 0.8, 0.9, 1.0, 1.1 and 1.2 eV, respectively.
74. Henderson, P. T.; Jones, D.; Hampikian, G.; Kan, Y.; Schuster, G. B. Proc. Natl. Acad. Sci. 1999, 96, 8353.