Nature of excited states and relaxation mechanisms in C-Phycocyanin

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 48, 2009, Pages 15771-15782

  Womick, Jordan M ^a   Moran, Andrew M ^a  

^a University of North Carolina at Chapel Hill   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION; CHEMICAL PLANTS; CHROMOPHORES; CORROSION PREVENTION; DIMERS; ELECTRIC EXCITATION; ELECTRONIC STRUCTURE; ENERGY TRANSFER; EXCITED STATES; EXCITONS; EXPERIMENTS; HARVESTING; PROTEINS; SOLAR CONCENTRATORS;

ALLOPHYCOCYANIN; C-PHYCOCYANIN; COHERENT COMPONENTS; ELECTRONIC RELAXATION; EXCITON FORMATION; EXPERIMENTAL DATA; EXPERIMENTAL EVIDENCE; FLUORESCENCE MEASUREMENTS; FRENKEL EXCITONS; INCOHERENT ENERGY; INTERNAL CONVERSIONS; LIGHT HARVESTING PROTEINS; LIGHT-HARVESTING; LINEAR ABSORPTION; NON-LINEARITY; OUT-OF-PLANE; PHOTO-INDUCED; PHOTON ECHOES; PHOTON-ECHO SPECTROSCOPY; PHYCOBILIPROTEINS; RELAXATION DYNAMICS; RELAXATION MECHANISM; TETRAPYRROLES; THEORETICAL MODELS; TIME RESOLUTION; TIME-RESOLVED; TRANSIENT ABSORPTION; TRANSIENT GRATING; ULTRA-FAST; WAGGING MODES; WEAK-COUPLING LIMITS;

PHOTONS;

EID: 72149087199     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp908093x     Document Type: Article

References (95)

1. Capek, V.; Silinish, E. Organic Molecular Crystals: Interaction, Localization, and Transport Phenomena; AIP: New York, 1994.
2. Abramavicius, D.; Palmieri, B.; Voronine, D. V.; Sanda, F.; Mukamel, S. Chem. Rev. 2009, 109, 2350.
3. Fleming, G. R.; Scholes, G. D. Nature 2004, 121, 4221.
4. Cho, M. Chem. Rev. 2008, 108, 1331.
5. Resonance Energy Transfer; Andrews, D. L., Demidov, A. A., Eds.; Wiley: Chichester, 1999.
6. Andrews, D. L. Chem. Phys. 1989, 135, 195.
7. van Amerongen, H.; Valkunas, L.; van Grondelle, R. Photosynthetic Excitons; World Scientific: Singapore, 2000.
8. Scholes, G. D. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 57.
9. Davydov, A. Theory of Molecular Excitons; Plenum: New York, 1971.
10. Mukamel, S.; Abramavicius, D.; Yang, L.; Zhuang, W.; Schweigert, I. V.; Voronine, D. V. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 553.
11. Zhuang, W.; Hayashi, T.; Mukamel, S. Angew. Chem. 2009, 48, 3750.
12. Kimura, A.; Kakitani, T. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 12042.
13. Collini, E.; Scholes, G. D. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 4223.
14. Beljonne, D.; Curutchet, C.; Scholes, G. D.; Silbey, R. J. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6583.
15. Sumi, H. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 252.
16. Jang, S.; Newton, M. D.; Silbey, R. J. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 218301.
17. Scholes, G. D.; Jordanides, X. J.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1640.
18. Schirmer, T.; Bode, W.; Huber, R.; Sidler, W.; Zuber, H. J. Mol. Biol. 1985, 184, 257.
19. Schirmer, T.; Huber, R.; Schneider, M.; Bode, W.; Miller, M.; Hackert, M. L. J. Mol. Biol. 1986, 188, 651.
20. Schirmer, T.; Bode, W.; Huber, R. J. Mol. Biol. 1987, 196, 677.
21. Xie, X.; Due, M.; Mets, L.; Fleming, G. R. Femtosecond Fluorescence Depolarization Study of Photosynthetic Antenna Proteins: Observation of Ultrafast Energy Transfer in Trimeric C-phycocyanin and Allophycocyanin. SPIE Symposium, 1992.
22. Edington, M. D.; Riter, R. E.; Beck, W. F. J. Phys. Chem. 1995, 99, 15699.
23. Edington, M. D.; Riter, R. E.; Beck, W. F. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4473.
24. Edington, M. D.; Riter, R. E.; Beck, W. F. J. Phys. Chem B 1996, 100, 14206.
25. Homoelle, B. J.; Edington, M. D.; Diffey, W. M.; Beck, W. F. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3044.
26. Womick, J. M.; Moran, A. M. J. Phys. Chem. B 2009, in press.
27. Gillbro, T.; Sharkov, A. V.; Kryukov, I. V.; Khoroshilov, E. V.; Kryukov, P. G.; Fischer, R.; Scheer, H. Biochim. Biophys. Acta 1993, 1140, 321.
28. Debreczeny, M. P.; Sauer, K.; Zhou, J.; Bryant, D. A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 8412.
29. Debreczeny, M. P.; Sauer, K.; Zhou, J.; Bryant, D. A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 8420.
30. Riter, R. E.; Edington, M. D.; Beck, W. F. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2366.
31. Zhang, J. M.; Zhao, F. L.; Zheng, X. G.; Wang, H. Z.; Yang, T.-S.; Hayashi, M.; Lin, S. H. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1999, 53, 128.
32. Kobayashi, T.; Baltuska, A. Meas. Sci. Technol. 2002, 13, 1671.
33. Cerullo, G.; Nisoli, M.; De Silvestri, S. Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 3616.
34. Riedle, E.; Beutter, M.; Lochbrunner, S.; Piel, J.; Schenkl, S.; Spörlein, S.; Zinth, W. Appl. Phys. B: Laser Opt. 2000, 71, 457.
35. Gallagher, S. M.; Albrecht, A. W.; Hybl, J. D.; Landin, B. L.; Rajaram, B.; Jonas, D. M. J. Opt. Soc. Am. B 1998, 15, 2338.
36. Jonas, D. M. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 425.
37. Maznev, A. A.; Nelson, K. A.; Rogers, J. A. Opt. Lett. 1998, 23, 1319.
38. Goodno, G. D.; Dadusc, G.; Miller, R. J. D. J. Opt. Soc. Am. B 1998, 15, 1791.
39. Cowan, M. L.; Ogilvie, J. P.; Miller, R. J. D. Chem. Phys. Lett. 2004, 386, 184.
40. Brixner, T.; Mancal, T.; Stiopkin, I. V.; Fleming, G. R. J. Chem. Phys. 2004, 121, 4221.
41. Pakoulev, A. V.; Rickard, M. A.; Meyer, K. A.; Kornau, K. M.; Mathew, N. A.; Thompson, D. E.; Wright, J. C. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 3352.
42. Mathew, N. A.; Yurs, L. A.; Block, S. B.; Pakoulev, A. V.; Kornau, K. M.; Wright, J. C. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 9261.
43. Strasfeld, D. B.; Shim, S.-H.; Zanni, M. T. Adv. Chem. Phys. 2009, 141, 1.
44. Wright, J. C. Int. Rev. Phys. Chem. 2002, 21, 185.
45. Gallagher Faeder, S. M.; Jonas, D. M. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 10489.
46. Hybl, J. D.; Albrecht Ferro, A.; Jonas, D. M. J. Chem. Phys. 2001, 115, 6606.
47. Hybl, J. D.; Yu, A.; Farrow, D. A.; Jonas, D. M. J. Phys. Chem A 2002, 106, 7651.
48. Khalil, M.; Demirdöven, N.; Tokmakoff, A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 5258.
49. Asplund, M. C.; Zanni, M. T.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. 2000, 97, 8219.
50. Asbury, J.; Steinel, T.; Kwak, K.; Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 2004, 121, 12431.
51. Brixner, T.; Stenger, J.; Vaswani, H. M.; Cho, M.; Blankenship, R. E.; Fleming, G. R. Nature 2005, 434, 625.
52. Read, E. L.; Engel, G. S.; Calhoun, T. R.; Mancal, T.; Ahn, T. K.; Blankenship, R. E.; Fleming, G. R. Proc. Natl. Acad. Sci. 2007, 104, 14203.
53. Moran, A. M.; Dreyer, J.; Mukamel, S. J. Chem. Phys. 2003, 118, 1347.
54. Zanni, M. T.; Ge, N. H.; Kim, Y. S.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. 2001, 98, 11265.
55. Andel, F., III; Murphy, J. T.; Haas, J. A.; McDowell, M. T.; van der Hoef, I.; Lugtenburg, J.; Lagarias, J. C.; Mathies, R. A. Biochemistry 2000, 39, 2667.
56. Fodor, S. P.; Lagarias, J. C.; Mathies, R. A. Biochemistry 1990, 29, 11141.
57. Lin, S. W.; Groesbeek, M.; van der Hoef, I.; Verdegem, P.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2787.
58. Palings, I.; Van den Berg, E. M. M.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. Biochemistry 1989, 28, 1498.
59. Womick, J. M.; Miller, S. A.; Moran, A. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6630.
60. Womick, J. M.; Miller, S. A.; Moran, A. M. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 6587.
61. Miller, S. A.; Womick, J. M.; Parker, J. F.; Murray, R. W.; Moran, A. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 9440.
62. Goodno, G. D.; Astinov, V.; Miller, R. J. D. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 603.
63. Moran, A. M.; Nome, R. A.; Scherer, N. F. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 10925.
64. Moran, A. M.; Nome, R. A.; Scherer, N. F. J. Chem. Phys. 2007, 127, 184505:1.
65. Milota, F.; Sperling, J.; Nemeth, A.; Kauffman, L. J. Chem. Phys. 2008, 357, 45.
66. Lepetit, L.; Chériaux, G.; Joffre, M. J. Opt. Soc. Am. B 1995, 12, 2467.
67. Tokunaga, E.; Terasaki, A.; Kobayashi, T. J. Opt. Soc. Am. B 1995, 12, 753.
68. Khalil, M.; Demirdoven, N.; Tokmakoff, A. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 047401.
69. Moran, A. M.; Maddox, J. B.; Hong, J. W.; Kim, J.; Nome, R. A.; Bazan, G. C.; Scherer, N. F. J. Chem. Phys. 2006, 124, 194904.
70. Moran, A. M.; Park, S.; Scherer, N. F. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19771.
71. Nakayama, T.; Amijima, Y.; Ibuki, K.; Hamanoue, K. Rev. Sci. Instrum. 1989, 68, 4364.
72. Mukamel, S. Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy; Oxford University Press: New York, 1995.
73. Sundström, V.; Pullerits, T.; van Grondelle, R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2327.
74. Abramavicius, D.; Mukamel, S. Chem. Rev. 2004, 104, 2073.
75. Brejc, K.; Ficner, R.; Huber, R.; Steinbacher, S. J. Mol. Biol. 1995, 249, 424.
76. Riter, R. R.; Edington, M. D.; Beck, W. F. J. Phys. Chem. 1996, 100, 14198.
77. Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Asbury, J. B.; Steinel, T.; Fayer, M. D.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 121, 8897.
78. Wang, C.; Stratt, R. M. J. Chem. Phys. 2007, 127, 224503.
79. Elola, M. D.; Ladyani, B. M. J. Chem. Phys. 2007, 126, 084504.
80. Harder, E.; Eaves, J. D.; Tokmakoff, A.; Berne, B. J. Proc. Natl. Acad. Sci. 2005, 102, 11611.
81. Hayashi, T.; la Cour Jansen, T.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 64.
82. la Cour Jansen, T.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2006, 124, 044502.
83. Moilanen, D. E.; Levinger, N. E.; Spry, D. B.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14311.
84. Tokmakoff, A. Science 2007, 317, 54.
85. Cowan, M. L.; Bruner, B. D.; Huse, N.; Dwyer, J. R.; Chugh, B.; Nibbering, E. T. J.; Elsaesser, T.; Miller, R. J. D. Nature 2005, 434, 199.
86. Farrow, D. A.; Smith, E. R.; Qian, W.; Jonas, D. M. J. Chem. Phys. 2008, 129, 174509.
87. Wynne, K.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 1993, 171, 179.
88. Nagarajan, V.; Johnson, E. T.; Williams, J. C.; Parson, W. W. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2297.
89. Parson, W. W. Modern Optical Spectroscopy; Springer-Verlag: Berlin, 2007.
90. Qian, W.; Jonas, D. M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 1611.
91. Zhang, J. M.; Shiu, Y. J.; Hayashi, M.; Liang, K. K.; Chang, C. H.; Gulbinas, V.; Yang, C. M.; Yang, T.-S.; Wang, H. Z.; Chen, Y.-T.; Lin, S. H. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8878.
92. Read, E. L.; Schlau-Cohen, G. S.; Engel, G. S.; Georgiou, T.; Papiz, M. Z.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6495.
93. Kukura, P.; McCamant, D. W.; Yoon, S.; Wandschneider, D. B.; Mathies, R. A. Science 2005, 310, 1006.
94. Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 2001, 266, 273.
95. Dreyer, J.; Moran, A. M.; Mukamel, S. Bull. Korean Chem. Soc. 2003, 24, 1091.