Multi-copper-mediated DNA base pairs acting as suitable building blocks for the DNA-based nanowires

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 6, 2011, Pages 2855-2864

  Li, Genqin ^a   Liu, Haiying ^a   Chen, Xiaohua ^a   Zhang, Laibin ^a   Bu, Yuxiang ^a  

^a SHANDONG UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADENINE-THYMINE; BASE PAIRS; BUILDING BLOCKES; CHARGE TRANSFER TRANSITIONS; DNA BASE PAIRS; DNA HELIX; ELECTRONIC COMMUNICATIONS; GUANINE CYTOSINES; HOMO-LUMO GAPS; MOLECULAR DEVICE; MOLECULAR WIRES; MULTI-METALS; NANO SCALE; POTENTIAL APPLICATIONS; RATIONAL DESIGN; THREE-LAYER; TRANSITION-METAL-MEDIATED; UV ABSORPTION SPECTRUM;

BINDING ENERGY; CHARGE TRANSFER; COPPER; DNA; ELECTRONIC PROPERTIES; IONIZATION POTENTIAL; LIGHT ABSORPTION; NANOWIRES; WIRE;

NUCLEIC ACIDS;

EID: 79951532456     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp107605k     Document Type: Article

References (73)

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, 273, 475
2. Dandliker, P. J.; Holmlin, R. E.; Barton, J. K. Science 1997, 275, 1465
3. Cai, Z. L.; Li, X. F.; Sevilla, M. D. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2755
4. Saito, I.; Nakamura, T.; Nakatani, K.; Yoshioka, Y.; Yamaguchi, K.; Sugiyama, H. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12686
5. Giese, B.; Amaudrut, J.; Kohler, A. K.; Spormann, M.; Wessely, S. Nature 2001, 412, 318
6. Shimazaki, T.; Asai, Y.; Yarnashita, K. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1295
7. Tsukamoto, T.; Ishikawa, Y.; Natsume, T.; Dedachi, K.; Kurita, N. Chem. Phys. Lett. 2007, 441, 136
8. Basko, D. M.; Conwell, E. M. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 098102
9. Gomez-Navarro, C.; Moreno-Herrero, F.; de Pablo, P. J.; Colchero, J.; Gomez-Herrero, J.; Baro, A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 8484
10. de Pablo, P. J.; Moreno-Herrero, F.; Colchero, J.; Gomez-Herrero, J.; Herrero, P.; Baro, A. M.; Ordejon, P.; Soler, J. M.; Artacho, E. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 4992
11. Braun, E.; Eichen, Y.; Sivan, U.; Ben-Yoseph, G. Nature 1998, 391, 775
12. Alexandre, S. S.; Soler, J. M.; Seijo, L.; Zamora, F. Phys. Rev. B 2006, 73, 5
13. Fink, H. W.; Schonenberger, C. Nature 1999, 398, 407
14. Tran, P.; Alavi, B.; Gruner, G. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 1564
15. Kasumov, A. Y.; Kociak, M.; Gueron, S.; Reulet, B.; Volkov, V. T.; Klinov, D. V.; Bouchiat, H. Science 2001, 291, 280
16. Henry, A. A.; Romesberg, F. E. Curr. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 727
17. Han, L.; Li, H. F.; Cukier, R. I.; Bu, Y. X. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4407
18. Zhang, J. M.; Cukier, R. I.; Bu, Y. X. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 8335
19. Loakes, D. Nucleic Acids Res. 2001, 29, 2437
20. Krueger, A. T.; Lu, H. G.; Lee, A. H. F.; Kool, E. T. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 141
21. Kool, E. T. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 936
22. Mitsuhiko, S. Macromol. Symp. 2004, 209, 41
23. Clever, G. H.; Kaul, C.; Carell, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 6226
24. Keren, K.; Krueger, M.; Gilad, R.; Ben-Yoseph, G.; Sivan, U.; Braun, E. Science 2002, 297, 72
25. Yan, H.; Park, S.; Finkelstein, G.; Reif, J.; LaBean, T. Science 2003, 301, 1882
26. Mertig, M.; Colombi Ciacchi, L.; Seidel, R.; Pompe, W.; De Vita, A. Nano Lett. 2002, 2, 841
27. Giese, B. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 631
28. Delaney, S.; Barton, J. K. J. Org. Chem. 2003, 68, 6475
29. Aich, P.; Labiuk, S. L.; Tari, L. W.; Delbaere, L. J. T.; Roesler, W. J.; Falk, K. J.; Steer, R. P.; Lee, J. S. J. Mol. Biol. 1999, 294, 477
30. Rakitin, A.; Aich, P.; Papadopoulos, C.; Kobzar, Y.; Vedeneev, A. S.; Lee, J. S.; Xu, J. M. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 3670
31. Zamora, F.; Sabat, M. Inorg. Chem. 2002, 41, 4976
32. Navarro, J. A. R.; Lippert, B. Coord. Chem. Rev. 2001, 222, 219
33. Miyake, Y.; Togashi, H.; Tashiro, M.; Yamaguchi, H.; Oda, S.; Kudo, M.; Tanaka, Y.; Kondo, Y.; Sawa, R.; Fujimoto, T.; Machinami, T.; Ono, A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2172
34. Meggers, E.; Holland, P. L.; Tolman, W. B.; Romesberg, F. E.; Schultz, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10714
35. Rulisek, L.; Sponer, J. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 1913
36. Di Felice, R.; Calzolari, A.; Zhang, H. Nanotechnology 2004, 15, 1256
37. Noguera, M.; Bertran, J.; Sodupe, M. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 333
38. Fuentes-Cabrera, M.; Sumpter, B. G.; Sponer, J. E.; Sponer, J.; Petit, L.; Wells, J. C. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 870
39. Noguera, M.; Branchadell, V.; Constantino, E.; Rios-Font, R.; Sodupe, M.; Rodriguez-Santiago, L. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 9823
40. Bagno, A.; Saielli, G. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11360
41. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
42. Brancolini, G.; Di Felice, R. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 14281
43. Foresman, J. B.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 135
44. It is well-known that B3LYP does not properly treat the dispersion energy; therefore, M06-2X was also utilized for electronic property calculations of three-layer stacks. However, with respect to the frontier orbitals with which we were concerned, it is likely that B3LYP is more appropriate. The detailed discussion is given in part 3 of the Supporting Information.
45. Liu, H. B.; Gao, J. M.; Lynch, S. R.; Saito, Y. D.; Maynard, L.; Kool, E. T. Science 2003, 302, 868
46. Pavelka, M.; Simanek, M.; Sponer, J.; Burda, J. V. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 4795
47. Lu, X.; Wu, C. M. L.; Wei, S.; Guo, W. J. Phys. Chem. A 2009, 737
48. Humblot, V.; Bingham, C. J. A.; Le Roux, D.; Marti, E. M.; McNutt, A.; Nunney, T. S.; Lorenzo, M. O.; Roberts, A. J.; Williams, J.; Surman, M.; Raval, R. Surf. Sci. 2003, 537, 253
49. Batsanov, S. S. Inorg. Mater. 2001, 37, 871
50. Carvajal, M. A.; Santiago, A.; Juan, J. N. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 2117
51. Cotton, F. A.; Feng, X. J.; Timmons, D. J. Inorg. Chem. 1998, 37, 4066
52. Clerac, R.; Cotton, F. A.; Daniels, L. M.; Gu, J. D.; Murillo, C. A.; Zhou, H. C. Inorg. Chem. 2000, 39, 4488
53. Fu, W. F.; Gan, X.; Che, C. M.; Cao, Q. Y.; Zhou, Z. Y.; Zhu, N. N. Y. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 2228
54. Che, C. M.; Mao, Z.; Miskowski, V. M.; Tse, M. C.; Chan, C. K.; Cheung, K. K.; Phillips, D. L.; Leung, K. H. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4084
55. Chi-Ming, C.; Zhong, M.; Vincen, M. M.; Man-Chung, T.; Chi-Keung, C.; Kung-Kai, C.; David Lee, P.; King-Hung, L. Angew. Chem. 2000, 39, 4084
56. Pyykkö, P.; Runeberg, N.; Mendizabal, F. Chem.-Eur. J. 1997, 3, 1451
57. Pyykkö, P. Chem. Rev. 1997, 97, 597
58. Singh, K.; Long, J. R.; Stavropoulos, P. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2942
59. Hermann, H. L.; Boche, G.; Schwerdtfeger, P. Chem.-Eur. J. 2001, 7, 5333
60. Wang, H. Y.; Li, X. B.; Tang, Y. J.; Chen, X. H.; Wang, C. Y.; Zhu, Z. H. Acta Phys. Sin. 2005, 54, 3565
61. Baik, M. H.; Silverman, J. S.; Yang, I. V.; Ropp, P. A.; Szalai, V. A.; Yang, W. T.; Thorp, H. H. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6437
62. Okamoto, A.; Tanaka, K.; Saito, I. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5066
63. Dreuw, A.; Head-Gordon, M. Chem. Rev. 2005, 105, 4009
64. Dreuw, A.; Weisman, J. L.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2943
65. Jensen, L.; Govind, N. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 9761
66. Gorelsky, S. I. SWizard Program; CCRI, University Of Ottawa: Ottawa, Canada, 2009; http://www.sg-chem.net/.
67. Holmén, A.; Broo, A.; Norden, B. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12240
68. Broo, A.; Holmén, A. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3589
69. Hardman, S. J. O.; Thompson, K. C. Biochemistry 2006, 45, 9145
70. Thompson, K. C.; Miyake, N. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6012
71. Shukla, M. K.; Mishra, S. K.; Kumar, A.; Mishra, P. C. J. Comput. Chem. 2000, 21, 826
72. Cotton, F. A.; Liu, C. Y.; Murillo, C. A.; Villagran, D.; Wang, X. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13564
73. Mayr, A.; Yu, M. P. Y.; Yam, V. W. W. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1760