DNA at aqueous/solid interfaces: Chirality-based detection via second harmonic generation activity

Journal of the American Chemical Society

Volumn 131, Issue 2, 2009, Pages 844-848

  Boman, Faith C ^a   Gibbs Davis, Julianne M ^a   Heckman, Laurel M ^a   Stepp, Brian R ^a   Nguyen, Sonbinh T ^a   Geiger, Franz M ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARGE SCREENING; DNA HYBRIDIZATION; DOUBLE HELIX; DUPLEX DNA; ELECTRONIC SPECTRUM; LABEL FREE; LINEAR DICHROISM; NON-LINEAR OPTICAL; NONLINEAR OPTICAL STUDIES; REAL TIME TRACKING; SECOND HARMONIC GENERATION; SPECIFIC NATURE; WATSON-CRICK BASE PAIRING;

DICHROISM; GENES; HARMONIC GENERATION; LABELS; NONLINEAR OPTICS; NUCLEIC ACIDS; OLIGONUCLEOTIDES; STEREOCHEMISTRY;

DNA;

ADENINE; DOUBLE STRANDED DNA; OLIGONUCLEOTIDE; SILICON DIOXIDE; SINGLE STRANDED DNA; THYMINE; DNA; WATER;

AQUEOUS SOLUTION; ARTICLE; CHEMICAL REACTION; CHIRALITY; COVALENT BOND; DNA HYBRIDIZATION; LINEAR DICHROISM; SOLID; CHEMISTRY; NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION; STEREOISOMERISM;

DNA; DNA, SINGLE-STRANDED; NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION; OLIGONUCLEOTIDES; QUARTZ; STEREOISOMERISM; WATER;

EID: 62849100010     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja808007b     Document Type: Article

References (74)

1. Alivisatos, A. P.; Johnsson, K. P.; Peng, X.; Wilson, T. E.; Loweth, C. J.; Bruchez, J.; M. P.; Schultz, P. G. Nature 1996, 382, 609-611.
2. Taton, T. A.; Mirkin. C. A.; Letsinger. R. L. Science 2000, 289, 17571760.
3. Seeman. N. C. Nature 2003, 421. 427-431.
4. Kohli, P.; Harrell. C. C.; Cao, Z.; Gasparac, R.; Tan. W.; Martin, C. R. Science 2004, 305, 984-986.
5. Park, S. Y.; Lytton-Jean, A. K. R.; Lee, B.; Weigand, S.; Schatz, G. C.; Mirkin, C. M. Nature 2008, 451, 553-556.
6. Bloomfield, V. A.; Crothers, D. M.; Tinoco, J. I. Nucleic Acids: Structures, Properties, and Function; University Science Books: Sausalito. CA. 2000.
7. Strother, T.; Cai. W.; Zhao, X.; Hamers, R. J.; Smith, L. M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1205-1209.
8. Finot, E.; Bourillot, E.; Meunier-Prest. R.; Lacroute, Y.; Legay, G.; Cherkaoui-Malki, M.; Latruffe. N.; Siri, O.; Braunstein, P.; Dereux, A. Ultramicroscopy 2003, 97, 441-449.
9. Chrisey, L. A.; U, L. G.; O'Ferrall, C. E. Nucleic Acids Res. 1996, 24, 3031-3039.
10. Jin. R.; Wu. G.; Li. Z.; Mirkin. C. A.; Schatz. G. C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1643-1654.
11. Georgiadis. R.; Peterlinz. K. P.; Peterson, A. W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122 (13), 3166-3173.
12. Nelson, B. P.; Grimsrud, T. E.; Liles, M. R.; Goodman. R. M.; M., C. R. Anal. Chem. 2001, 73, 1-7.
13. Wang. J.; Bard. A. J. Anal. Chem. 2001, 73. 2207-2212.
14. Moses, S.; Brewer, S. H.; Lowe, L. B.; Lappi, S. E.; Gilvey, L. B. G.; Sauthier. M.; Tenent, R. C.; Feldheim, D. L.; Franzen. S. langmuir 2004, 20, 11134-11140.
15. Boncheva, M.; Scheibler, L.; Lincoln, P.; Vogel, H.; Akerman, B. Langmuir 1999, 15, 4317-4320.
16. Boman, F. C.; Musorrafiti. M. J.; Gibbs, J. M.; Stepp, B. R.; Salazar, A. M.; Nguyen, S. T.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc 2005, 127, 15368-15369.
17. Stokes, G. Y.; Boman, F. C.; Gibbs-Davis, J. M.; Stepp, B. R.; Condie, A.; Nguyen, S. T.; Geiger. F. M. J. Am. Chem. Soc 2007. 729, 74927493.
18. Wurpel, G. W. H.; Sovago. M.; Bonn, M. J. Am. Chem. Soc. 2007. 129, 8420-8421.
19. Asanuma, H.; Noguchi, H.; Uosaki, K.; Yu, H.-Z. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8016-8022.
20. Zanni, M. T.; Gnanakaran, S.; Stenger, J.; Hochstrasser. R. M. J. Phys. Chem. B 2001. 105, 6520-6535.
21. Krummel. A. T.; Mukherjee. P.; Zanni. M. T. Phys. Chem. B 2003, 107, 9165-9169.
22. Brixner. T.; Stiopkin, I. V.; Fleming. G. R. Opt. Lett. 2004, 29, 884886.
23. Demirdoeven. N.; Cheatum. C. M.; Chung, H. S.; Khalil. M.; Knoester, J.; Tokmakoff, A. J. Am. Chem. Soc 2004, 726, 7981-7990.
24. Xu, Q.-H.; Ma, Y.-Z.; Fleming. G. R. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 10755-10763.
25. Lepetit, L. L.; Cheriaux, G.; Joffre, M. J. Opt. Soc. Am. B 1995, 12, 2467-2474.
26. Kaufman, L. J.; Heo, J.; Ziegler, L. D.; Fleming, G. R. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 207402.
27. Vaughan, J. C.; Hornung, T.; Stone, K. W.; Nelson, K. A. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 4873-4883.
28. Stiopkin, I. V.; Jayathilake. H.; Bordenvuk, A. N.; Benderskii, A. V. J. Am. Chem. Soc 2008, 130. 2271-2275.
29. Gibbs-Davis, J. M.; Kruk. J. J.; Konek, C T.; Scheidt, K. A.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc 2008, 15444-15447.
30. Eisenthal, K. B. Chem. Rev. 1996, 96 (4), 1343-1360.
31. Shen, Y. R. The Principles of Nonlinear Optics; John Wiley & Sons: New York, 1984.
32. Stokes. G. Y.; Gibbs-Davis, J. M.; Boman. F. C.; Stepp. B. R.; Condie, A. G.; Nguyen, S. T.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2007. 129, 7492-7493.
33. Zhao. X.; Subrahmanvan. S.; Eisenthal. K. B. Chem. Phys. Lett. 1990, 171, 558-562.
34. Kendall, T. A.; Martin, S. T. Gepchim. Cosmochim. Acta 2005, 69, 3257-3263.
35. Park, C.; Fenter, P.; Nagu, K. L.; Sturchio, N. C Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 016101(1-4)
36. Gopalakrishnan, S.; Liu, D.; Allen, H. C.; Kuo, M.; Shultz. M. J. Chem. Rev: 2006. 106 (4), 1155-1175.
37. Scatena, L. F.; Brown. M. G.; Richmond. G. L. Science 2001, 292 (5518), 908-912.
38. McGuire, J. A.; Shen, Y. R. Science 2006, 313, 1945-1948.
39. Konek, C. T.; Musorrafiti, M. J.; Al-Abadleh, H. A.; Bertin, P. A.; Nguyen, S. T.; Geiger. F. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1175411755.
40. Hayes. P. L.; Malin, J. N.; Konek, C T.; Geiger. F. M. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 660-668.
41. Malin, J. N.; Hayes, P. L.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, published online November 14, 2008., http://dx.doi.org/10.1021/ jp805068f.
42. Adamson, A. W. Physical Chemistry of Surfaces, 5th ed.; John Wiley & Sons: New York, 1990.
43. Xiao, X. D.; Vogel. V.; Shen. Y. R. Chem. Phys. Lett. 1989, 163, 555.
44. Konek, C. T.; Musorrafiti, M. J.; Voges, A. B.; Geiger, F. M. Tracking the Interaction of Transition Metal Ions with Environmental Interfaces Using Second Harmonic Generation. In Adsorption of Metals by Geomedia II; Barnett, M., Kent, D., Eds.; Elsevier: New York, 2008; Vol. 7, pp 95-124.
45. Mifflin, A. L.; Gerth. K. A.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 9620-9627.
46. Al-Abadleh, H. A.; Voges, A. B.; Bertin, P. A.; Nguyen, S. T.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126 (36), 11126-11127.
47. Al-Abadleh, H. A.; Mifflin, A. L.; Bertin. P. A.; Nguyen, S. T.; Geiger, F. M.J. Phys. Chem. B. 2005, 109, 9691-9702.
48. Al-Abadleh, H. A.; Mifflin. A. L.; Musorrafiti. M. J.; Geiger. F. M. J. Phys. Chem. B. 2005, 109, 16852-16859.
49. Mifflin. A. L.; Gerth, K. A.; Weiss. B. M.; Geiger. F. M. J. Phys. Chem. A 2003, 107 (32), 6212-6217.
50. Mifflin, A. L.; Konek, C. T.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. B. 2006, 110, 22577-22585.
51. Mifflin, A. L.; Musorrafiti, M. J.; Konek, C. T.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. B. 2005. 109 (51). 24386-24390.
52. Konek, C. T.; Illg, K. D.; Al-Abadleh, H. A.; Voges, A. B.; Yin, G.; Musorrafiti, M. J.; Schmidt, C. M.; Geiger, F. M.J. Am. Chem. Soc. 2005, 127. 15771-15777.
53. Geiger, F. M.; Tridico, A. C.; Hicks, J. M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8205-8215.
54. Geiger, F. M.; Pibel, C. D.; Hicks, J. M. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 4940-4945.
55. Stumm, W.; Morgan, J. J. Aquatic Chemistry, 3rd ed.; WileyInterscience: New York, 1996.
56. Brown, G. E.; Henrich. V. E.; Casey, W. H.; Clark, D. L.; Eggleston, C.; Felmy, A.; Goodman, D. W.; Gratzel, M.; Maciel, G.; McCarthy, M. I.; Nealson, K. H.; Sverjensky, D. A.; Toney. M. F.; Zachara, J. M. Chem. Rev. 1999, 99, 77-174.
57. Haves, K. F.; Redden. G.; Ela, W.; Leckie, J. O. J. Colloid Interface Sci. 1991. 142 (2), 448-469.
58. Koopal, L. K. Electrochim. Acta 1996, 41 (14), 2Elctroanal293-2305.
59. Kosmulski, M. Colloids Surf., A 1996, 117 (3), 201-214.
60. Langmuir, D. Aqueous Environmental Geochemistry; Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 1997.
61. Morel, F. M. M.; Hering, J. G. Principles and Applications of Aquatic Chemistry; John Wiley & Sons. Inc.: New York, 1993.
62. Robertson. A. P.; Leckie, J. O. J. Colloid Interface Sci. 1997, 188 (2), 444-472.
63. Sahai. N.; Sverjensky, D. A. Geochim. Cosmochim. Acta 1997, 61 (14), 2801-2826.
64. Yates, D. E.; Levine. S.; Healy, T. W. J. Chem. Soc, Faraday Trans. 1974, 70, 1807-1818.
65. Geiger, F. M. Annu. Rev. Phys. Chem. 2009, 60, 61-83.
66. Petralli-Mallow, T.; Maeda-Wong, T.; Byers, J. D.; Yee, H. I.; Hicks, J. M. J. Phys. Chem. 1993. 97 (7), 1383-1388.
67. Simpson, G. J. ChemPhysChem. 2004, 5, 1301-1310.
68. Maki, J. J.; Verbiest, T.; Kauranen. M.; Van Elshocht. S.; Persoons, A. J. Chem. Phys. 1996, 105, 767.
69. Plocinik, R. M.; Everly, M.; Moad, A. K.; Simpson, G. J. Phys. Rev. B: Condens. Mater. Sci. 2005, 72. 125409-125422.
70. Verbiest, T.; Van Elshocht, S.; Persoons. A.; Nuckols, C.; Phillips, K. E.; Katz. T. J. Langmuir 2001. 17, 4685-4687.
71. Wampler, R. D.; Kissick, D. J.; Dehen, C J.; Gualtieri, E. J.; Grey, J. L.; Wang, H.-F.; Thompson, D. H.; Cheng, J.-X.; Simpson, G. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14076-14077.
72. Steel, W. H.; Walker, R. A. Nature 2003, 424, 296.
73. Lorentzon. J.; Fuelscher, M. P.; Roos. B. O. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9265-9273.
74. Fuelscher, M. P.; Serrano-Andres, L.; Roos. B. O. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6168-6176.