Water structure at solid surfaces and its implications for biomolecule adsorption

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 12, Issue 43, 2010, Pages 14383-14404

  Jena, Kailash C ^a   Hore, Dennis K ^a  

^a UNIVERSITY OF VICTORIA   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

WATER;

ADSORPTION; ARTICLE; CHEMISTRY; HYDROGEN BOND; MOLECULAR DYNAMICS; MONTE CARLO METHOD; STATIC ELECTRICITY; SURFACE PROPERTY;

ADSORPTION; HYDROGEN BONDING; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; MONTE CARLO METHOD; STATIC ELECTRICITY; SURFACE PROPERTIES; WATER;

EID: 78049369877     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c0cp00260g     Document Type: Article

References (175)

1. K. Wandelt and S. Thurgate, Solid-liquid interfaces: Macroscopic phenomena - microscopic understanding, Springer-Verlag, Berlin, 2003
2. C. van Oss R. Giese J. Dispersion Sci. Technol. 2005 25 631 655
3. C. O'Connor P. Wiggins Biocatal. Biotransform. 1988 1 249 256
4. P. Fenter N. C. Sturchio Prog. Surf. Sci. 2004 77 171 258
5. V. Gunko V. V. Turov V. M. Bogatyrev V. I. Zarko R. Leboda E. V. Goncharuk A. A. Novza A. V. Turov A. A. Chuiko Adv. Coll. Interf. Sci. 118 125 172
6. B. Jayaram T. Jain Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2004 33 343 361
7. T. Head-Gordon M. E. Johnson Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 7973 7977
8. J. D. Smith C. D. Cappa K. R. Wilson R. C. Cohen P. L. Geissler R. J. Saykally Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 14171 14174
9. M. Bernasconi P. L. Silvestrelli M. Parrinello Phys. Rev. Lett. 1998 81 1235 1238
10. E. O. Wollan W. L. Davidson C. G. Shull Phys. Rev. 1949 75 1348 1352
11. J. L. Finney Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2004 359 1145 1165
12. E. A. Vogler J. Biomater. Sci., Polym. Ed. 1999 10 1015 1045
13. J. Penfold Rep. Prog. Phys. 2001 64 777 814
14. W. Blokzijl J. B. F. N. Engberts Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1993 32 1545 1579
15. N. Muller Acc. Chem. Res. 1990 23 23 28
16. G. L. Richmond Chem. Rev. 2002 102 2693 2724
17. P. Déjardin, Proteins at Solid-Liquid Interfaces, Springer-Verlag, Berlin, 2006
18. A. Bhaduri K. Das J. Dispersion Sci. Technol. 1999 20 1097 1123
19. P. Wiggins Microbiol. Rev. 1990 54 432 449
20. L. Vroman A. L. Adams Surf. Sci. 1969 16 438 446
21. P. Wojciechowski P. T. Hove J. L. Brash J. Colloid Interface Sci. 1986 111 455 465
22. C. H. Bamford, S. L. Cooper and T. Tsuruta, The Vroman Effect: Festschrift in Honour of the 75th birthday of Dr Leo Vroman, VSP, Zeist, Netherlands, 1992
23. S.-Y. Jung S.-M. Lim F. Albertorio G. Kim M. C. Gurau R. D. Yang M. A. Holden P. S. Cremer J. Am. Chem. Soc. 2003 125 12782 12786
24. K. Imamura Y. Kawasaki T. S. T. Nagayasu K. Nakanishi J. Biosci. Bioeng. 2007 103 7 12
25. D. A. M. Zaia Amino Acids 2004 27 113 118
26. J.-F. Lambert Origins Life Evol. Biosphere 2008 38 211 242
27. K. Nakanishi T. Sakiyama K. Imamura J. Biosci. Bioeng. 2001 91 233 244
28. T. M. Raschke Curr. Opin. Struct. Biol. 2006 16 152 159
29. G. A. Papoian J. Ulander M. P. Eastwood Z. Luthey-Schulten P. G. Wolynes Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 3352 3357
30. J. Israelachvili H. Wennerström Nature 1996 379 219 225
31. T. G. Trudeau K. C. Jena D. K. Hore J. Phys. Chem. C 2009 113 20002 20008
32. A. Morita J. T. Hynes Chem. Phys. 2000 258 371 390
33. Q. Du E. Freysz Y. R. Shen Phys. Rev. Lett. 1994 72 238 241
34. J. Kim P. S. Cremer J. Am. Chem. Soc. 2000 122 12371 12372
35. K. A. Becraft G. L. Richmond Langmuir 2001 17 7721 7724
36. Y. R. Shen Solid State Commun. 1998 108 399 406
37. W. Gan D. Wu Z. Zhang R.-R. Feng H.-F. Wang J. Chem. Phys. 2006 124 114705
38. M. J. Shultz S. Baldelli C. Schnitzer D. Simonelli J. Phys. Chem. B 2002 106 5313 5324
39. D. Liu G. Ma L. M. Levering H. C. Allen J. Phys. Chem. B 2004 108 2252 2260
40. C. Schnitzer S. Baldelli M. J. Shultz J. Phys. Chem. B 2000 104 585 590
41. J. Kim G. Kim P. S. Cremer J. Am. Chem. Soc. 2002 124 8751 8756
42. Z. Yang Q. Li K. C. Chou J. Phys. Chem. C 2009 113 8201 8205
43. J. Lützenkirchen T. Preocanin N. Kallay Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 4946 4955
44. M. Gurau G. Kim S.-M. Lim F. Albertoria H. Fleisher P. Cremer ChemPhysChem 2003 4 1231 1233
45. K. C. Jena D. K. Hore J. Phys. Chem. C 2009 113 15364 15372
46. L. Zhang S. Singh C. Tian Y. R. Shen Y. Wu M. A. Shannon C. J. Brinker J. Chem. Phys. 2009 130 154702
47. A. R. Hind S. K. Bhargava A. McKinnon Adv. Colloid Interface Sci. 2001 93 91 114
48. D. B. Asay S. H. Kim J. Phys. Chem. B 2005 109 16760 16763
49. A. L. Barnette D. B. Asay S. H. Kim Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 4981 4986
50. A. Anderson W. R. Ashurst Langmuir 2009 25 11549 11554
51. J. J. Max C. Chapados J. Chem. Phys. 2001 115 2664 2675
52. G. Lefèvre Adv. Colloid Interface Sci. 2004 107 109 123
53. M. Ohman D. Persson C. Leygraf Prog. Org. Coat. 2006 57 78 88
54. L. Cammarata S. G. Kazarian P. A. Salter T. Welton Phys. Chem. Chem. Phys. 2001 3 5192 5200
55. W. A. P. Luck J. Mol. Struct. 1998 448 131 142
56. J. Riemenschneider J. Holzmann R. Ludwig ChemPhysChem 2008 9 2731 2736
57. Y. Peng P. Wu H. W. Siesler Biomacromolecules 2003 4 1041 1044
58. Y. Maréchal J. Mol. Struct. 2003 648 27 47
59. A. M. M. Pereira M. C. Lopes J. M. K. Timmer J. T. F. Keurentjes J. Membr. Sci. 2005 260 174 180
60. M. Bieri T. Bürgi Phys. Chem. Chem. Phys. 2006 8 513 520
61. J. Wang X. Chen M. L. Clarke Z. Chen J. Phys. Chem. B 2006 110 5017 5024
62. M. Bieri T. Bürgi Langmuir 2005 21 1354 1363
63. S. J. McClellan E. I. Franses Colloids Surf., A 2005 260 265 275
64. K. Murayama Y. Wu B. C. Matusewicz Y. Ozaki J. Phys. Chem. B 2001 105 4763 4769
65. V. A. Iconomidou D. G. Chryssikos V. Gionis M. A. Pavlidis A. Paipetis S. J. Hamodrakas J. Struct. Biol. 2000 132 112 122
66. T. Sawada T. Takahashi H. Mihara J. Am. Chem. Soc. 2009 131 14434 14441
67. E. Goormaghtigh R. Gasper A. Bénard A. Goldsztein V. Raussens Biochim. Biophys. Acta, Proteins Proteomics 2009 1794 1332 1334
68. N. Kitadai T. Yokoyama S. Nakashima J. Colloid Interface Sci. 2009 338 395 401
69. R. Tantipolphan T. Rades A. J. Mcquillan N. J. Medlicott Int. J. Pharm. 2007 337 40 47
70. H. H. J. de Jongh E. Goormaghtigh J.-M. Ruysschaert Anal. Biochem. 1996 242 95 103
71. K. A. Oberg A. L. Fink Anal. Biochem. 1998 256 92 106
72. A. V. Stepanyugin S. P. Samijlenko O. I. Martynenko D. M. Hovorun Spectrochim. Acta, Part A 2005 61 2267 2269
73. N. Kitadai T. Yokoyama S. Nakashima J. Colloid Interface Sci. 2009 329 31 37
74. N. J. Harrick J. Phys. Chem. 1960 64 1110 1114
75. J. Fahrenfort Spectrochim. Acta 1961 17 698 709
76. A. K. Dutta A. Nayak G. Belfort J. Colloid Interface Sci. 2008 324 55 60
77. Y. R. Shen Annu. Rev. Phys. Chem. 1989 40 327 350
78. K. B. Eisenthal Chem. Rev. 1996 96 1343 1360
79. V. Vogel Y. R. Shen Annu. Rev. Mater. Sci. 1991 21 515 534
80. F. M. Geiger Annu. Rev. Phys. Chem. 2009 60 61 83
81. N. Bloembergen P. S. Pershan Phys. Rev. 1962 128 606 622
82. P. B. Petersen R. J. Saykally Annu. Rev. Phys. Chem. 2006 57 333 364
83. C. T. Williams D. A. Beattie Surf. Sci. 2002 500 545 576
84. X. Zhao S. Ong K. B. Eisenthal Chem. Phys. Lett. 1993 202 513 520
85. W. k. Zhang H. f. Wang D. s. Zheng Phys. Chem. Chem. Phys. 2006 8 4041 4052
86. H. t. Bian R. r. Feng Y. y. Xu Y. Guo H. f. Wang Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 4920 4931
87. R. Antoine F. Bianchi P. F. Brevet H. H. Girault J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1997 93 3833 3838
88. J. M. Gibbs-Davis J. J. Kruk C. T. Konek K. A. Scheidt F. M. Geiger J. Am. Chem. Soc. 2008 130 15444 15447
89. A. R. Siler M. R. Brindza R. A. Walker Anal. Bioanal. Chem. 2009 395 1063 1073
90. C. T. Konek K. D. Illg H. A. Al-Abadleh A. B. Voges G. Yin M. J. Musorrafiti C. M. Schmidt F. M. Geiger J. Am. Chem. Soc. 2005 127 15771 15777
91. H. t. Bian R. r. Feng Y. Guo H. f. wang J. Chem. Phys. 2009 130 134709
92. J. S. Salafsky Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 5704 5711
93. S. Ong X. Zhao K. B. Eisenthal Chem. Phys. Lett. 1992 191 327 335
94. A. G. Stack S. R. Higgins C. M. Eggleston Geochim. Cosmochim. Acta 2001 65 3055 3063
95. J. S. Salafsky K. B. Eisenthal J. Phys. Chem. B 2000 104 7752 7755
96. P. L. Hayes J. N. Malin C. T. K. F. M. Geiger J. Phys. Chem. A 2008 112 660 668
97. J. M. Gibbs-Davis P. L. Hayes K. A. Scheidt F. M. Geiger J. Am. Chem. Soc. 2007 129 7175 7184
98. X. Zhuang P. B. Miranda D. Kim Y. R. Shen Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999 59 12632 12640
99. A. G. Lambert P. B. Davies D. J. Neivandt Appl. Spectrosc. Rev. 2005 40 103 145
100. J. Löbau K. Wolfrum J. Opt. Soc. Am. B 1997 14 2505 2512
101. C. Hirose N. Akamatsu K. Domen Appl. Spectrosc. 1992 46 1051 1072
102. C. D. Bain J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1995 91 1281 1296
103. Y. R. Shen V. Ostroverkhov Chem. Rev. 2006 106 1140 1154
104. R. L. York O. Mermut D. C. Phillips K. R. McCrea R. S. Ward G. A. Somorjai J. Phys. Chem. C 2007 111 8866 8871
105. Z. Chen Y. R. Shen G. A. Somorjai Annu. Rev. Phys. Chem. 2002 53 437 465
106. A. J. Hopkins C. L. McFearin G. L. Richmond Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2005 9 19 27
107. M. Sovago R. K. Campen G. W. H. Wurpel M. Müller H. J. Bakker M. Bonn Phys. Rev. Lett. 2008 100 173901
108. S. Nihonyanagi S. Yamaguchi T. Tahara J. Chem. Phys. 2009 130 204704
109. L. Dreesen C. Humbert P. Hollander A. A. Mani K. Ataka P. A. Thiry A. Peremans Chem. Phys. Lett. 2001 333 327 331
110. M. S. Yeganeh S. M. Dougal H. S. Pink Phys. Rev. Lett. 1999 83 1179 1182
111. C. S.-C. Yang P. T. Wilson L. J. Richter Macromolecules 2004 37 7742 7746
112. C. Romero S. Baldelli J. Phys. Chem. B 2006 110 6213 6223
113. H. Noguchi T. Okada K. Uosaki Faraday Discuss. 2008 140 125 137
114. J. Wang S. Buck Z. Chen J. Phys. Chem. B 2002 106 11666 11672
115. A. Eftekhari-Bafrooei E. Borguet J. Am. Chem. Soc. 2009 131 12034 12035
116. V. Ostroverkhov G. A. Waychunas Y. R. Shen Phys. Rev. Lett. 2005 94 046102
117. K. A. Becraft F. G. Moore G. L. Richmond Phys. Chem. Chem. Phys. 2004 6 1880 1889
118. K. S. Gautam A. D. Schwab A. Dhinojwala D. Zhang S. M. Dougal M. S. Yeganeh Phys. Rev. Lett. 2000 85 3854 3857
119. Z. Chen Polym. Int. 2007 56 577 587
120. P. T. Wilson K. A. Briggman W. E. Wallace J. C. Stephenson L. J. Richter Appl. Phys. Lett. 2002 80 3084 3086
121. J. Holman P. B. Davies T. Nishida S. Ye D. J. Neivandt J. Phys. Chem. B 2005 109 18723 18732
122. R. Wenzel Ind. Eng. Chem. 1936 28 988 994
123. A. Cassie S. Baxter Trans. Faraday Soc. 1944 40 546 551
124. H. Noguchi M. Hiroshi J. P. Gong Y. Osada K. Uosaki Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 4987 4993
125. H. J. C. Berendsen J. R. Grigera T. P. Straatsma J. Phys. Chem. 1987 91 6269 6271
126. W. Jorgensen J. Chandrasekhar J. Madura R. Impey M. Klein J. Chem. Phys. 1983 79 926 935
127. F. Stillinger A. Rahman J. Chem. Phys. 1974 60 1545 1557
128. M. Mahoney W. Jorgensen J. Chem. Phys. 2000 112 8910 8922
129. N. Metropolis A. Rosenbluth M. Rosenbluth A. Teller J. Chem. Phys. 1953 21 1087 1092
130. C. Y. Lee J. A. McCammon P. J. Rossky J. Chem. Phys. 1984 80 4448 4455
131. S. H. Lee P. J. Rossky J. Chem. Phys. 1994 100 3334 3345
132. W. A. Steele J. Phys. Chem. 1978 82 817 821
133. J. Stecki Langmuir 1997 13 597 598
134. D. Argyris N. R. Tummala A. Striolo D. R. Cole J. Phys. Chem. C 2008 112 13587 13599
135. J. Janeek R. R. Netz Langmuir 2007 23 8417 8429
136. R. Vácha D. Horinek M. Berkowitz P. Jungwirth Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 4975 4980
137. W. Kaplan Y. Kauffmann Annu. Rev. Mater. Res. 2006 36 1 48
138. J. Puibasset R. Pellenq Phys. Chem. Chem. Phys. 2004 6 1933 1937
139. A. Meleshyn J. Phys. Chem. C 2008 112 14495 14500
140. S.-H. Park G. Sposito Phys. Rev. Lett. 2002 89 085501
141. A. Malani K. G. Ayappa J. Phys. Chem. B 2009 113 1058 1067
142. T. G. Trudeau D. K. Hore Langmuir 2010 26 11095
143. A. Mungikar D. Forciniti Biomacromolecules 2004 5 2147 2159
144. A. Mungikar D. Forciniti Biomacromolecules 2006 7 239 251
145. D. Cole M. Payne L. Colombi Ciacchi Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 11395 11399
146. J. Bredenbeck A. Ghosh H. Nienhuys M. Bonn Acc. Chem. Res. 2009 42 1332 1342
147. H. Arnolds M. Bonn Surf. Sci. Rep. 2010 65 45 66
148. A. Eftekhari-Bafrooei E. Borguet J. Am. Chem. Soc. 2010 132 3756 3761
149. G. Cicero J. Grossman A. Catellani G. Galli J. Am. Chem. Soc. 2005 127 6830 6835
150. A. Hassanali S. Singer J. Comput.-Aided Mater. Des. 2007 14 53 63
151. J. Lardge D. Duffy M. Gillian J. Phys. Chem. C 2009 113 7207 7212
152. L. Liu M. Krack A. Michaelides J. Am. Chem. Soc. 2008 130 8572 8573
153. P. Carloni U. Rothlisberger M. Parrinello Acc. Chem. Res. 2002 35 455 464
154. F. MacRitchie J. Colloid Interface Sci. 1972 38 484 488
155. R. Mazzeo E. Joseph S. Prati A. Millemaggi Anal. Chim. Acta 2007 599 107 117
156. G. van Dalen P. C. M. Heussen R. den Adel R. B. J. Hoeve Appl. Spectrosc. 2007 61 593 602
157. K. Chan S. Kazarian Analyst 2006 131 126 131
158. C. Ricci L. Nyadong F. Fernadez P. Newton S. Kazarian Anal. Bioanal. Chem. 2007 387 551 559
159. A. Rizzo Anal. Bioanal. Chem. 2008 392 47 55
160. P. J. Campagnola L. M. Loew Nat. Biotechnol. 2003 21 1356 1360
161. M. Flörsheimer M.-T. Rootsmann H. Fuchs Adv. Mater. 2000 12 1918 1921
162. M. Flörsheimer M.-T. Bootsman H. Fuchs Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002 65 125406
163. F. Lagugné-Labarthet C. Sourisseau R. D. Schaller R. J. Saykally P. Rochon J. Phys. Chem. B 2004 108 17059 17068
164. P. Stoller P. M. Celliers K. M. Reiser A. M. Ruberchik Appl. Opt. 2003 42 5209 5219
165. K. Cimatu S. Baldelli J. Phys. Chem. C 2009 113 16575 16588
166. K. Cimatu S. Baldelli J. Am. Chem. Soc. 2008 130 8030 8037
167. K. Cimatu S. Baldelli J. Phys. Chem. B 2006 110 1807 1813
168. K. Cimatu S. Baldelli J. Phys. Chem. C 2007 111 7137 7143
169. K. Cimatu H. J. Moore D. Barriet P. Chinwangso T. R. Lee S. Baldelli J. Phys. Chem. C 2008 112 14529 14537
170. K. A. Cimatu H. J. Moore T. R. Lee S. Baldelli J. Phys. Chem. C 2007 111 11751 11755
171. I. Nakai M. Tachioka A. Ugawa T. Ueda K. Watanabe Y. Matsumoto Appl. Phys. Lett. 2009 95 243304
172. M. Flörsheimer C. Brillert H. Fuchs Langmuir 1999 15 5437 5439
173. D. M. P. Hoffmann K. Kuhnke K. Kern Rev. Sci. Instrum. 2002 73 3221 3226
174. B. Humbert J. Grausem A. Burneau M. Spajer A. Tadjeddine Appl. Phys. Lett. 2001 78 135 137
175. K. Kuhnke D. M. P. Hoffmann X. C. Wu A. M. Bittner K. Kern Appl. Phys. Lett. 2003 83 3830 3832