Vibrational spectroscopy and dynamics of water confined inside reverse micelles

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 45, 2009, Pages 15017-15028

  Pieniazek, Piotr A ^a   Lin, Yu Shan ^a   Chowdhary, Janamejaya ^b   Ladanyi, Branka M ^b   Skinner, J L ^a  

^a UNIVERSITY OF WISCONSIN MADISON   (United States)

^b Veterinary Dentistry and Oral Surgery   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROGEN BONDS; MOLECULAR DYNAMICS; SIMULATORS; SURFACE ACTIVE AGENTS; VIBRATIONAL SPECTROSCOPY;

ATOMISTIC MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; BULK-LIKE; CORE/SHELL; DYNAMICAL PROPERTIES; EXPERIMENTAL SPECTRA; EXPONENTIALS; GLASSY SYSTEMS; HYDROGEN BONDINGS; MICELLE SIZE; RADIUS OF CURVATURE; REVERSE MICELLES; ROTATIONAL ANISOTROPY; SPECTRAL DIFFUSION; SULFOSUCCINATE; TIME CORRELATION FUNCTIONS; WATER MOLECULE;

MICELLES;

EID: 72449211013     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp906784t     Document Type: Article

References (160)

1. Yuan, K. J.; Cheng, Y.; Cheng, L.; Guo, Q.; Dai, D. X.; Wang, X. Y.; Yang, X. M.; Dixon, R. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 19148.
2. Keutsch, F. N.; Saykally, R. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 10533.
3. Bukowski, R.; Szalewicz, K.; Groenenboom, G. C.; van der Avoird, A. Science 2007, 315, 1249.
4. Huang, X.; Braams, B. J.; Bowman, J. M.; Kelly, R. E. A.; Tennyson, J.; Groenenboom, G. C.; van der Avoird, A. J. Chem. Phys. 2008, 128, 034312.
5. Ball, P. Life's Matrix: A Biography of Water; Farrar, Straus, and Giroux: New York, 1999.
6. Petrenko, V. F.; Whitworth, R. W. Physics of Ice; Oxford University Press: Oxford, U.K., 1999.
7. Abascal, J. L. F.; Vega, C. J. Chem. Phys. 2005, 123, 234505.
8. Elles, C. G.; Rivera, C.; Zhang, X.; Pieniazek, P. A.; Bradforth, S. E. J. Chem. Phys. 2009, 130, 084501.
9. Levinger, N. E. Science 2002, 298, 1722.
10. Vaitheeswaran, S.; Thirumalai, D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13490.
11. Kim, W.; Javey, A.; Vermesh, O.; Wang, O.; Li, Y. M.; Dai, H. J. Nano Lett. 2003, 3, 193.
12. Karlsson, M.; Davidson, M.; Karlsson, R.; Karlsson, A.; Bergenholtz, J.; Konkoli, Z.; Jesorka, A.; Lobovkina, T.; Hurtig, J.; Voinova, M.; Orwar, O. Annu. ReV. Phys. Chem. 2004, 55, 613.
13. Datta, A.; Das, S.; Mandal, D.; Pal, S. K.; Bhattacharyya, K. Langmuir 1997, 13, 6922.
14. Grunberg, B.; Emmler, T.; Gedat, E.; Shenderovich, J.; Findenegg, G. H.; Limbach, H. H.; Buntkowsky, G. Chem.sEur. J. 2004, 10, 5689.
15. Jennings, H. M. Cem. Concr. Res. 2008, 38, 275.
16. Gulmen, T. S.; Thompson, W. H. Langmuir 2006, 22, 10919.
17. Morales, C. M.; Thompson, W. H. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 1922.
18. Raviv, U.; Laurat, P.; Klein, J. Nature 2001, 413, 51.
19. Baugh, J.; Kleinhammes, A.; Han, D. X.; Wang, Q.; Wu, Y. Science 2001, 294, 1505.
20. Mitra, R. K.; Sinha, S. S.; Verma, P. K.; Pal, S. K. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 12946.
21. Wang, H. J.; Xi, X. K.; Kleinhammes, A.; Wu, Y. Science 2008, 322, 80.
22. Schoonheydt, R. A.; Weckhuysen, B. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 2794.
23. Li, S. M.; Thompson, W. H. Chem. Phys. Lett. 2005, 405, 304.
24. Thompson, W. H. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18201.
25. Giovambattista, N.; Debenedetti, P. G.; Rossky, P. J. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 1323.
26. Giovambattista, N.; Rossky, P. J.; Debenedetti, P. G. Phys. ReV. Lett. 2009, 102, 050603.
27. Hummer, G.; Szabo, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 3658.
28. Maibaum, L.; Chandler, D. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 1189.
29. Mallamace, F.; Corsaro, C.; Branca, C.; González-Segredo, N.; Spooren, J.; Chen, S.-H.; Stanley, H. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 12725.
30. Choudhury, N.; Pettitt, B. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6422.
31. Goldsmith, J.; Martens, C. C. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 2046.
32. Castrillón, S. R.-V.; Giovambattista, N.; Aksay, I. A.; Debenedetti, P. G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7973.
33. Donadio, D.; Cicero, G.; Schwegler, E.; Sharma, M.; Galli, G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4170.
34. Chowdhary, J.; Ladanyi, B. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4045.
35. Teeter, M. M. Annu. ReV. Biophys. Biophys. Chem. 1991, 20, 577.
36. McIntosh, R.; Nicastro, D.; Mastronarde, D. Trends Cell Biol. 2005, 15, 43.
37. Bagchi, B. Chem. ReV. 2005, 105, 3197.
38. Chen, S. H.; Liu, L.; Fratini, E.; Baglioni, P.; Faraone, A.; Mamontov, E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 9012.
39. Tehei, M.; Franzetti, B.; Wood, K.; Gabel, F.; Fabiani, E.; Jasnin, M.; Zamponi, M.; Oesterhelt, D.; Zaccai, G.; Ginzburg, M.; Ginzburg, B.-Z. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 766.
40. Ball, P. ChemPhysChem 2008, 9, 2677.
41. Ball, P. Chem. ReV. 2008, 108, 74.
42. Giovambattista, N.; Lopez, C. F.; Rossky, P. J.; Debenedetti, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 2274.
43. Sinha, S. K.; Chakraborty, S.; Bandyopadhyay, S. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 8203.
44. Henchman, R. H.; Tai, K.; Shen, T.; McCammon, J. A. Biochem. J. 2002, 82, 2671.
45. Van-Quynh, A.; Wilson, S.; Bryant, R. G. Biochem. J. 2003, 84, 558.
46. Helms, V. ChemPhysChem 2007, 8, 23.
47. Li, T.; Hassanali, A. A.; Kao, Y.-T.; Zhong, D.; Singer, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3376.
48. DeFlores, L. P.; Tokmakoff, A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16520.
49. Golosov, A. A.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 1482.
50. Jana, B.; Pal, S.; Bagchi, B. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9112.
51. England, J. L.; Lucent, D.; Pande, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11838.
52. Smolin, N.; Daggett, V. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6193.
53. Xu, H.; Berne, B. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 11929.
54. Tarek, M.; Tobias, D. J. Phys. ReV. Lett. 2002, 88, 138101.
55. Kumar, S.; Peon, J.; Bagchi, B.; Zewail, A. H. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12376.
56. Russo, D.; Murarka, R. K.; Copley, J. R. D.; Head-Gordon, T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 12966.
57. Johnson, M. E.; Malardier-Jugroot, C.; Murarka, R. K.; Head-Gordon, T. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4082.
58. Orecchini, A.; Paciaroni, A.; De Francesco, A.; Petrillo, C.; Sacchetti, F. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4664.
59. Pizzitutti, F.; Marchi, M.; Sterpone, F.; Rossky, P. J. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7584.
60. Tarek, M.; Tobias, D. J. Biophys. J. 2000, 79, 3244.
61. Modig, K.; Liepinsh, E.; Otting, G.; Halle, B. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 102.
62. Ebbinghaus, S.; Kim, S. J.; Heyden, M.; Yu, X.; Heugen, U.; Gruebele, M.; Leitner, D. M.; Havenith, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 20749.
63. Makarov, V.; Pettitt, B. M.; Feig, M. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 376.
64. Pal, S.; Maiti, P. K.; Bagchi, B.; Hynes, J. T. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 26396.
65. Denisov, V. P.; Carlstrom, G.; Venu, K.; Halle, B. J. Mol. Biol. 1997, 268, 118.
66. Sunnerhagen, M.; Denisov, V. P.; Venu, K.; Bonvin, A. M. J. J.; Carey, J.; Halle, B.; Otting, G. J. Mol. Biol. 1998, 282, 847.
67. Heyden, M.; Bründermann, E.; Heugen, U.; Niehues, G.; Leitner, D. M.; Havenith, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5773.
68. Lee, S. L.; Debenedetti, P. G.; Errington, J. R. J. Chem. Phys. 2005, 122, 204511.
69. Heugen, U.; Schwaab, G.; Bründermann, E.; Heyden, M.; Yu, X.; Leitner, D. M.; Havenith, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 12301.
70. Zhang, Z.; Berkowitz, M. L. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7676.
71. Faeder, J.; Ladanyi, B. M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1033.
72. Bhide, S. Y.; Berkowitz, M. L. J. Chem. Phys. 2006, 125, 094713.
73. Volkov, V. V.; Palmer, D. J.; Righini, R. Phys. ReV. Lett. 2007, 99, 078302.
74. Zhao, W.; Moilanen, D. E.; Fenn, E. E.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13927.
75. Kunz, W.; Henle, J.; Ninham, B. W. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2004, 9, 19.
76. Hofmeister, F. Arch. Exp. Pathol. Pharmakol. 1888, 25, 1.
77. Omta, A. W.; Kropman, M. F.; Woutersen, S.; Bakker, H. J. Science 2003, 301, 347.
78. Smith, J. D.; Saykally, R. J.; Geissler, P. L. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13847.
79. Zhang, Y.; Cremer, P. S. Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10, 658.
80. Lin, Y.-S.; Auer, B. M.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2009, 131, 000.
81. Luisi, P. L.; Giomini, M.; Pileni, M. P.; Robinson, B. H. Biochim. Biophys. Acta 1988, 947, 209.
82. Pileni, M. P.; Lisiecki, I.; Motte, L.; Petit, C. Res. Chem. Intermed. 1992, 17, 101.
83. Shangguan, T.; Cabral-Lilly, D.; Purandare, U.; Godin, N.; Ahl, P.; Janoff, A.; Meers, P. Gene Ther. 2000, 7, 769.
84. Naoe, K.; Petit, C.; Pileni, M. P. Langmuir 2008, 24, 2792.
85. Levinger, N. E.; Swafford, L. A. Annu. ReV. Phys. Chem. 2009, 60, 385.
86. Eicke, H.-F.; Rehak, J. HelV. Chim. Acta 1976, 59, 2883.
87. Balakrishnan, S.; Javid, N.; Weingartner, H.; Winter, R. ChemPhysChem 2008, 9, 2794.
88. Kaller, E. W.; Billman, J. F.; Fulton, J. L.; Smith, R. D. J. Phys. Chem. 1991, 95, 458.
89. Amararene, A.; Gindre, M.; Le Huerou, J. Y.; Urbach, W.; Valdez, D.; Waks, M. Phys. ReV. E 2000, 61, 682.
90. Kinugasa, T.; Kondo, A.; Nishimura, S.; Miyauchi, Y.; Nishii, Y.; Watanabe, K.; Takeuchi, H. Colloids Surf., A 2002, 204, 193.
91. Wong, M.; Thomas, J. K.; Nowak, T. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 4730.
92. Crans, D. C.; Rithner, C. D.; Baruah, B.; Gourley, B. L.; Levinger, N. E. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4437.
93. Dangelo, M.; Fioretto, D.; Onori, G.; Palmieri, L.; Santucci, A. Phys. ReV. E 1996, 54, 993.
94. Fioretto, D.; Freda, M.; Onori, G.; Santucci, A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8216.
95. Harpham, M. R.; Ladanyi, B. M.; Levinger, N. E.; Herwig, K. W. J. Chem. Phys. 2004, 121, 7855.
96. Sarkar, N.; Das, K.; Datta, A.; Das, S.; Bhattacharyya, K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10523.
97. Banerjee, D.; Pal, S. K. Chem. Phys. Lett. 2008, 451, 237.
98. Onori, G.; Santucci, A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 5430.
99. Temsamani, M. B.; Maeck, M.; El Hassani, I.; Hurwitz, H. D. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3335.
100. Maekawa, H.; Ohta, K.; Tominaga, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 4074.
101. Nucci, N. V.; Vanderkooi, J. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18301.
102. Cringus, D.; Lindner, J.; Milder, M. T. W.; Pshenichnikov, M. S.; Vohringer, P.; Wiersma, D. A. Chem. Phys. Lett. 2005, 408, 162.
103. Cringus, D.; Bakulin, A.; Lindner, J.; Vöhringer, P.; Pshenichnikov, M.; Wiersma, D. A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 14193.
104. Dokter, A. M.; Woutersen, S.; Bakker, H. J. Phys. ReV. Lett. 2005, 94, 178301.
105. Bakker, H. J.; Dokter, A. M.; Woutersen, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 15355.
106. Dokter, A. M.; Woutersen, S.; Bakker, H. J. J. Chem. Phys. 2007, 126, 124507.
107. Tan, H.-S.; Piletic, I. R.; Riter, R. E.; Levinger, N. E.; Fayer, M. D. Phys. ReV. Lett. 2005, 94, 057405.
108. Tan, H.-S.; Piletic, I. R.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 2005, 122, 174501.
109. Piletic, I. R.; Tan, H.-S.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 21273.
110. Piletic, I. R.; Moilanen, D. E.; Spry, D. B.; Levinger, N. E.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 4985.
111. Moilanen, D. E.; Levinger, N. E.; Spry, D. B.; Fayer, M. D. J. Am.Chem. Soc. 2007, 129, 14311.
112. Moilanen, D. E.; Fenn, E. E.; Wong, D.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 8560.
113. Moilanen, D. E.; Fenn, E. E.; Wong, D.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 2009, 131, 014704.
114. Moilanen, D. E.; Fenn, E. E.; Wong, D.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8318.
115. Brown, D.; Clarke, J. H. R. J. Phys. Chem. 1988, 92, 2881.
116. Linse, P. J. Chem. Phys. 1989, 90, 4992.
117. Linse, P.; Halle, B. Mol. Phys. 1989, 67, 537.
118. Faeder, J.; Albert, M. V.; Ladanyi, B. M. Langmuir 2003, 19, 2514.
119. Harpham, M. R.; Ladanyi, B. M.; Levinger, N. E. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16891.
120. Rosenfeld, D. E.; Schmuttenmaer, C. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 14304.
121. Alaimo, M. H.; Kumosinski, T. F. Langmuir 1997, 13, 2007.
122. Senapati, S.; Berkowitz, M. L. J. Chem. Phys. 2003, 118, 1937.
123. Senapati, S.; Berkowitz, M. L. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 9768.
124. Abel, S.; Sterpone, F.; Bandyopadhyay, S.; Marchi, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19458.
125. Gardner, A.; Vasquez, V. R.; Clifton, A.; Graeve, O. A. Fluid Phase Equilib. 2007, 262, 264.
126. Pomata, M. H. H.; Laria, D.; Skaf, M. S.; Elola, M. D. J. Chem. Phys. 2008, 129, 244503.
127. Chowdhary, J.; Ladanyi, B. M. J. Phys. Chem. B, in press.
128. Brodskaya, E. N.; Mudzhikova, G. V. Mol. Phys. 2006, 104, 3635.
129. Skinner, J. L.; Auer, B. M.; Lin, Y.-S. AdV. Chem. Phys. 2009, 142, 59.
130. Mukamel, S. Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy; Oxford: New York, 1995.
131. Corcelli, S. A.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6154.
132. Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8107.
133. Hayashi, T.; Jansen, T. l. C.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 64.
134. Auer, B.; Kumar, R.; Schmidt, J. R.; Skinner, J. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 14215.
135. Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2002, 117, 8847.
136. Rey, R.; Møller, K. B.; Hynes, J. T. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 11993.
137. Fecko, C. J.; Loparo, J. J.; Roberts, S. T.; Tokmakoff, A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 054506.
138. Møller, K. B.; Rey, R.; Hynes, J. T. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 1275.
139. Schmidt, J. R.; Corcelli, S. A.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2005, 123, 044513.
140. Hermansson, K.; Knuts, S.; Lindgren, J. J. Chem. Phys. 1991, 95, 7486.
141. Buch, V.; Bauerecker, S.; Devlin, J. P.; Buck, U.; Kazimirski, J. K. Int. ReV. Phys. Chem. 2004, 23, 375.
142. Kwac, K.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2247.
143. Hermansson, K. J. Chem. Phys. 1993, 99, 861.
144. Schweighofer, K. J.; Essmann, U.; Berkowitz, M. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 3793.
145. Martin, M. G.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4508.
146. Kamath, G.; Robinson, J.; Potoff, J. J. Fluid Phase Equilib. 2006, 240, 46.
147. Schlenkrich, M.; Brickmann, J.; MacKerell, J.; Karplus, M. An empirical potential energy function for phospholipids: criteria for parameter optimization and application. In Biological membranes: a molecular perspectiVe from computation to experiment; Merz, K. M., Roux, B., Eds.; Birkhauser Boston: Boston, MA, 1996; p 31.
148. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7, 306.
149. van der Spoel, D.; Lindahl, E.; Hess, B.; Groenhof, G.; Mark, A. E.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1701.
150. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684.
151. Park, S.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 16731.
152. Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. Chem. Phys. Lett. 2003, 369, 472.
153. Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2003, 118, 264.
154. Eaves, J. D.; Tokmakoff, A.; Geissler, P. L. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 9424.
155. Kumar, R.; Schmidt, J. R.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2007, 126, 204107.
156. Piryatinski, A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9664.
157. Piryatinski, A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9672.
158. Binder, K.; Young, A. P. ReV. Mod. Phys. 1986, 58, 801.
159. Laage, D.; Hynes, J. T. Science 2006, 311, 832.
160. Philips, J. C. Rep. Prog. Phys. 1996, 59, 1133.