Distance dependence of the charge transfer rate for peptide nucleic acid monolayers

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 45, 2010, Pages 14140-14148

  Paul, Amit ^a   Watson, Richard M ^b   Wierzbinski, Emil ^a   Davis, Kathryn L ^a   Sha, Allen ^b   Achim, Catalina ^b   Waldeck, David H ^a  

^a UNIVERSITY OF PITTSBURGH   (United States)

^b CARNEGIE MELLON UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CHARGE TRANSFER; ION EXCHANGE; IRON COMPOUNDS; MASS TRANSFER; NUCLEIC ACIDS; PEPTIDES;

C-TERMINUS; CHARGE TRANSPORT MECHANISMS; CHARGE-TRANSFER RATE; FERROCENES; PEPTIDE NUCLEIC ACID; SUPEREXCHANGES;

SELF ASSEMBLED MONOLAYERS;

EID: 78449256224     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp906910h     Document Type: Article

References (89)

1. Arkin, M. R.; Stemp, E. D. A.; Holmlin, R. E.; Barton, J. K.; Hormann, A.; Olson, E. J. C.; Barbara, P. F. Science 1996, 275, 475-480.
2. Barnett, R. N.; Cleveland, C. L.; Joy, A.; Landman, U.; Schuster, G. B. Science 2001, 294, 567-571.
3. Berlin, Y. A.; Burin, A. L.; Ratner, M. A. Chem, Phys. 2002, 275, 61-74.
4. Giese, B.; Wesseley, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 3490-3491.
5. Conwell, E. M.; Rakhmanova, S. V. Proc. Natl. Acad. Sci. 2000, 97, 4556-4560.
6. Giese, B. Annu. Rev. Biochem. 2002, 71, 51-70.
7. Giese, B.; Amaudrut, J.; Kohler, A.-K.; Spormann, M.; Wessely, S. Nature 2001, 412, 318-320.
8. Henderson, P. T.; Jones, D.; Hampikian, G.; Kan, Y.; Schuster, G. B. Proc. Natl. Acad. Sci. 1999, 96, 8353-8358.
9. Jortner, J.; Bixon, M.; Langenbacher, T.; Michel-Beyerle, M. E. Proc. Natl. Acad. Sci. 1998, 95, 12759.
10. Jortner, J.; Bixon, M.; Voityuk, A. A.; Rosch, N. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 7599-7606.
11. Kelley, S. O.; Holmlin, R. E.; Stemp, E. D. A.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9861-9870.
12. Li, X. Q.; Zhang, H.; Yan, Y. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9563-9567.
13. Meggers, E.; Michel-Beyerle, M. E.; Giese, B. J. Am Chem. Soc. 1998, 120, 12950-12955.
14. Murphy, C. J.; Arkin, M. R.; Jenkins, Y.; Ghatlia, N. D.; Bossmann, S. H.; Turro, N. J.; Barton, J. K. Science 1993, 262, 1025-1029.
15. Rakhmanova, S. V.; Conwell, E. M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2056-2061.
16. Lewis, F. D.; Wasielewski, M. R. In Long-Range Charge Transfer in DNA;
17. Schuster, G. B., Ed.; Top. Curr. Chem. Vol. 236; Springer: New York, 2004.
18. Schuster, G. B. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 253-260.
19. Vicic, D. A.; Odom, D. T.; Nunez, M. E.; Gianolio, D. A.; McLaughlin, L. W.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8603-8611.
20. Berlin, Y. A.; Hutchison, G. R.; Rempala, P.; Ratner, M. A.; Michl, J. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3970-3980.
21. Giese, B.; Wessely, S.; Spormann, M.; Lindemann, U.; Meggers, E.; Michel-Beyerle, M. E. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 996-998.
22. Lewis, F. D.; Wu, T.; Liu, X.; Letsinger, R. L.; Greenfield, S. R.; Miller, S. E.; Wasielewski, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2889-2902.
23. Schwartz, D. K. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 107-137.
24. Ulman, A. Chem. Rev. 1996, 96, 1533-1554.
25. Jortner, J.; Ratner, M. A. Molecular Electronics; Blackwell: London, 1997.
26. Giese, B. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 631-636.
27. Kan, Y.; Schuster, G. B. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10857-10864.
28. Melvin, T.; Botchway, S.; Parker, A. W.; O'Neill, P. J. Chem. Soc., Chem. Commun 1995, 653.
29. Drummond, T. G.; Hill, M. G.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15010-15011.
30. Gorodetsky, A. A.; Buzzeo, M. C.; Barton, J. K. Bioconjugate Chem. 2008, 19, 2285-2296.
31. Kelley, S. O.; Boon, E. M.; Barton, J. K. Angew. Chem., Int. Ed 1999, 38, 941.
32. Liu, T.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10160-10161.
33. Chahma, M.; Lee, J. S.; Kraatz, H.-B. J. Electroanal. Chem. 2004, 567, 283-287.
34. Long, Y. T.; Li, C. Z.; Sutherland, T. C.; Chahma, M.; Lee, J. S.; Kraatz, H. B. J. Am Chem. Soc. 2003, 125, 8724-8725.
35. Anne, A.; Demaille, C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 542-557.
36. Anne, A. s.; Demaille, C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9812-9823.
37. Xu, Z.; Li, T. Nano Lett. 2004, 4, 1105-1108.
38. Hihath, J.; Xu, B.; Zhang, P.; Tao, N. Proc. Natl. Acad. Sci. 2005, 102, 16979-16983.
39. van Zalinge, H.; Schiffrin, D. J.; Bates, A. D.; Haiss, W.; Ulstrup, J.; Nichols, R. J. ChemPhysChem 2006, 7, 94-98.
40. Wierzbinski, E.; Arndt, J.; Hammond, W.; Slowinski, K. Langmuir 2006, 22, 2426-2429.
41. Nogues, C.; Cohen, S. R.; Daube, S.; Apter, N.; Naaman, R. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8910-8913.
42. Nogues, C.; Cohen, S. R.; Daube, S. S.; Naaman, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 4459-4466.
43. Guo, X.; Gorodetsky, A. A.; Hone, J.; Barton, J. K.; Nuckolls, C. Nat. Nano 2008, 5, 163-167.
44. Degama, A. A. S. Theor. Chim. Acta. 1985, 68, 159.
45. Evenson, J. W.; Karplus, M. Science 1993, 262, 1247-1249.
46. Gehlen, J. N.; Daizadeh, I.; Stuchebrukhov, A. A.; Marcus, R. A. Inorg. Chim. Acta 1996, 243, 271-282.
47. Goldman, C. Phys. Rev. A 1991, 43, 4500.
48. Harden, M.. M. J. Chem. Phys. 1961, 35, 508-515.
49. Joachim, C.; Ratner, M., A. Nanotechnology 2004, 15, 1065.
50. Magoga, M.; Joachim, C. Phys. Rev. B 1997, 56, 4722.
51. Priyadarshy, S.; Risser, S. M.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. 1996, 100, 17678-17682.
52. Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4877-4883.
53. Reimers, J. R.; Hush, N. S. J. Photochem. Photobiol., A 1994, 82, 31-46.
54. Remacle, F.; Levine, R. D. J. Phys. Chem B 2001, 105, 2153-2162.
55. Bixon, M.; Giese, B.; Wessely, S.; Langenbacher, T.; Michel-Beyerle, M. E.; Jortner, J. Proc. Natl. Acad. Sci. 1999, 96, 11713-11716.
56. Egholm, M.; Buchardt, O.; Christensen, L.; Behrens, C.; Freier, S. M.; Driver, D. A.; Berg, R. H.; Kim, S. K.; Norden, B.; Nielsen, P. E. Nature 1993, 365, 566-568.
57. Egholm, M.; Nielsen, P. E.; Buchardt, O.; Berg, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 9677-9678.
58. Petersson, B.; Nielsen, B. B.; Rasmussen, H.; Larsen, I. K.; Gajhede, M.; Nielsen, P. E.; Kastrup, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1424-1430.
59. Rasmussen, H.; Kastrup, J. S.; Nielsen, J. N.; Nielsen, J. M.; Nielsen, P. E. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 98-101.
60. Rasmussen, H.; Liljefors, T.; Petersson, B.; Nielsen, P. E.; Kastrup, J. S. J. Biomol. Struct. Dyn. 2004, 21, 495-502.
61. He, W.; Hatcher, E.; Balaeff, A.; Beratan, D. N.; Gil, R. R.; Madrid, M.; Achim, C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13264-13273.
62. Wittung, P.; Eriksson, M.; Lyng, R.; Nielsen, P. E.; Norden, B. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10167-10173.
63. Franzini, R. M.; Watson, R. M.; Patra, G. K.; Breece, R. M.; Tierney, D. L.; Hendrich, M. P.; Achim, C. Inorg. Chem. 2006, 45, 9798-9811.
64. Popescu, D. L.; Parolin, T. J.; Achim, C. J. Am Chem. Soc. 2003, 125, 6354-6355.
65. Watson, R. M.; Skorik, Y. A.; Patra, G. K.; Achim, C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14628-14639.
66. Paul, A.; Bezer, S.; Venkatramani, R.; Kocsis, L.; Wierzbinski, E.; Balaeff, A.; Keinan, S.; Beratan, D. N.; Achim, C.; Waldeck, D. H. J. Am Chem. Soc. 2009, 131, 6498-6507.
67. Paul, A.; Watson, R. M.; Lund, P.; Xing, Y.; Burke, K.; He, Y.; Borguet, E.; Achim, C.; Waldeck, D. H. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 72337240.
68. Azzam, R. M. A.; Bashara, N. M. Ellipsometry and Polarized Light, North- Holland Publishing Co: Amsterdam, The Netherlands, 1977.
69. Tompkins, H. G. A User's Guide to Ellipsometry; Academic Press Inc.: Boston, MA, 1993.
70. Anderson, G. W.; McGregor, A. C. J. Am. Chem Soc. 1957, 79, 61806183.
71. McKay, F. C.; Albertson, N. F. J. Am. Chem. Soc. 1957, 79, 46864690.
72. Nielsen, P. E. Peptide Nucleic Acids: Protocols and Applications; Horizon Bioscience: Wymondham, U.K., 2004.
73. Sawyer, D. T.; Sobkowiak, A.; Roberts, J. L. Experimental Electrochemistry for Chemists; Wiley: New York, 1995.
74. Lee, M. T.; Hsueh, C. C.; Freund, M. S.; Ferguson, G. S. Langmuir 2003, 19, 5246-5253.
75. Wittung, P.; Nielsen, P.; Norden, B. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 3189.
76. Haruna, K.-i.; Iida, H.; Tanabe, K.; Nishimoto, S.-i. Org. Biomol Chem. 2008, 6, 1613-1617.
77. Tanabe, K.; lida, H.; Haruna, K.-i.; Kamei, T.; Okamoto, A.; Nishimoto, S.-i. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 692-693.
78. The length of cysteine, ferrocene, and each PNA base has been calculated by CAChe software. The geometry has been optimized by the PM3 method.
79. Finklea, H. O. In Electroanalytical Chemistry; Bard, A. J., Rubinstein, I., Eds.; Marcel Dekker Inc.: New York, 1996; Vol. 19, p 109.
80. Napper, A. M.; Liu, H.; Waldeck, D. H. J. Phys. Chem. B 2001, 705, 7699-7707.
81. Smalley, J. F.; Feldberg, S. W.; Chidsey, C. E. D.; Linford, M. R.; Newton, M. D.; Liu, Y.-P. J. Phys. Chem. 1995, 99, 1314113149.
82. Carter, M. T.; Rowe, G. K.; Richardson, J. N.; Tender, L. M.; Terrill, R. H.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2896-2899.
83. Slowinski, K.; Chamberlain, R. V.; Miller, C. J.; Majda, M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11910-11919.
84. Sumner, J. J.; Weber, K. S.; Hockett, L. A.; Creager, S. E. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7449-7454.
85. Weber, K.; Hockett, L.; Creager, S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 82868291.
86. Khoshtariya, D. E.; Wei, J.; Liu, H.; Yue, H.; Waldeck, D. H. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7704-7714.
87. Seidel, C. A. M.; Schulz, A.; Sauer, M. H. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5541-5553.
88. Bar-Haim, A.; Klafter, J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 5187-5193.
89. Wang, X.; Nau, W. M. Chem. Phys. Chem. 2001, 2, 761-766.