DNA-directed artificial light-harvesting antenna

Journal of the American Chemical Society

Volumn 133, Issue 31, 2011, Pages 11985-11993

  Dutta, Palash K ^a   Varghese, Reji ^a   Nangreave, Jeanette ^a   Lin, Su ^a   Yan, Hao ^a   Liu, Yan ^a  

^a ARIZONA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANTENNA EFFECTS; DNA NANOTECHNOLOGY; DONOR-ACCEPTORS; ENERGY TRANSFER PROCESS; FUNCTIONAL MOLECULES; LIGHT-HARVESTING; LIGHT-HARVESTING ANTENNAS; NANO-METER SCALE; NANOSCAFFOLDS; PHOTONIC ANTENNA; PHOTOSYNTHETIC SYSTEMS; PICOSECOND TIME SCALE; RELATIVE RATIOS; SELF-ASSEMBLED; SPATIAL RESOLUTION; STEADY-STATE FLUORESCENCE; STRUCTURAL CHARACTERISTICS; TIME-CORRELATED SINGLE-PHOTON COUNTING; TIME-RESOLVED FLUORESCENCE;

ANTENNAS; CAMERAS; CHROMOPHORES; DNA; ENERGY EFFICIENCY; ENERGY TRANSFER; EXCITATION ENERGY; EXCITED STATES; FLUORESCENCE; HARVESTING; NANOTECHNOLOGY; PHOTOSYNTHETIC MEMBRANES; SCAFFOLDS; SCAFFOLDS (BIOLOGY);

ENERGY HARVESTING;

DNA; NANOMATERIAL;

ANTENNA; ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHROMATOPHORE; DNA HELIX; DNA TEMPLATE; ENERGY TRANSFER; EXCITATION; FLUORESCENCE ANALYSIS; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; LIGHT HARVESTING SYSTEM; NANOTECHNOLOGY;

DNA; ENERGY TRANSFER; FLUORESCENT DYES; LIGHT; NANOTECHNOLOGY; PYRENES; TIME FACTORS;

EID: 79961150998     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja1115138     Document Type: Article

References (82)

1. Photosynthetic Light Harvesting Systems; Scheer, H.; and Schneider, S., Eds.; Walter de Gruyter: Berlin, 1988.
2. Energy Harvesting Materials; Andrews, D. L., Ed.; World Scientific: Singapore, 2005.
3. Hu, X.; Damjanović, A.; Ritz, C.; Schulten, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 5935
4. McDermott, G.; Prince, S. M.; Freer, A. A.; Hawthornthwaite-Lawless, A. M.; Papiz, M. Z.; Cogdell, R. J.; Isaacs, N. W. Nature 1995, 374, 517
5. Schenning, A. P. H. J.; Benneker, F. B. G.; Geurts, H. P. M.; Liu, X. Y.; Nolte, R. J. M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8549
6. Jullien, L.; Canceill, J.; Valeur, B.; Bardez, E.; Lefèvre, J.-P.; Lehn, J.-M.; Marchi-Artzner, V.; Pansu, R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5432
7. Würthner, F.; Sautter, A. Org. Biomol. Chem. 2003, 1, 240
8. Choi, M.-S.; Yamazaki, T.; Yamazaki, I.; Aida, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 150
9. Sautter, A.; Kaletaş, K. K.; Schmid, D. G.; Dobrawa, R.; Zimine, M.; Jung, G.; Stokkum, I. H. M.; De Cola, L.; Williams, R. M.; Würthner, F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6719
10. Nakamura, Y.; Aratani, N.; Osuka, A. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 831
11. Aratani, N.; Kim, D.; Osuka, A. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1922
12. Terazono, Y.; Kodis, G.; Liddell, P. A.; Garg, V.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7147
13. Boeneman, K.; Deschamps, J. R.; Buckhout-White, S.; Prasuhn, D. E.; Blanco-Canosa, J. B.; Dawson, P. E.; Stewart, M. H.; Susumu, K.; Goldman, E. R.; Ancona, M.; Medintz, I. L. ACS Nano 2010, 4, 7253
14. Boeneman, K.; Prasuhn, D. E.; Blanco-Canosa, J. B.; Dawson, P. E.; Melinger, J. S.; Ancona, M.; Stewart, M. H.; Susumu, K.; Huston, A.; Medintz, I. L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18177
15. Hannestad, J. K.; Sandin, P.; Albinsson, B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15889
16. Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L. Acc. Chem. Res. 1993, 26, 198
17. Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 40
18. Schenning, A. P. H. J.; Peeters, E.; Meijer, E. W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4489
19. Adronov, A.; Fréchet, J. M. J. Chem. Commun. 2000, 1701
20. Weil, T.; Reuther, E.; Müllen, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 1900
21. Choi, M.-S.; Aida, T.; Yamazaki, T.; Yamazaki, I. Chem.- Eur. J. 2002, 8, 2667
22. Hahn, U.; Gorka, M.; Vögtle, F.; Vicinelli, V.; Ceroni, P.; Maestri, M.; Balzani, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 3595
23. Balzani, V.; Ceroni, P.; Maestri, M.; Vicinelli, V. Curr. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 657
24. Imahori, H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6130
25. Cotlet, M.; Vosch, T.; Habuchi, S.; Weil, T.; Müllen, K.; Hofkens, J.; De Schryver, F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9760
26. Miller, R. A.; Presley, A. D.; Francis, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3104
27. Ma, Y.-Z.; Miller, R. A.; Fleming, G. R.; Francis, M. B. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6887
28. Miller, R. A.; Stephanopoulos, N.; McFarland, J. M.; Rosko, A. S.; Geissler, P. L.; Francis, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6068
29. Endo, M.; Fujitsuka, M.; Majima, T. Chem.- Eur. J. 2007, 13, 8660
30. Scolaro, L. M.; Castriciano, M. A.; Romeo, A.; Micali, N.; Angelini, N.; Lo Passo, C.; Felici, F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7446
31. Nam, Y. S.; Shin, T.; Park, H.; Magyar, A. P.; Choi, K.; Fantner, G.; Nelson, K. A.; Belcher, A. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1462
32. Seeman, N. C. J. Theor. Biol. 1982, 99, 237
33. Seeman, N. C. Mol. Biotechnol. 2007, 37, 246
34. Seeman, N. C. Nano Lett. 2010, 10, 1971
35. Lin, C.; Liu, Y.; Rinker, S.; Yan, H. ChemPhysChem 2006, 7, 1641
36. Aldaye, F. A.; Palmer, A. L.; Sleiman, H. F. Science 2008, 321, 1795
37. Rothemund, P. W. K. Nature 2006, 440, 297
38. Zhang, J.; Liu, Y.; Ke, Y.; Yan, H. Nano Lett. 2006, 6, 248
39. Sharma, J.; Chhabra, R.; Liu, Y.; Ke, Y.; Yan, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 730
40. Sharma, J.; Chhabra, R.; Cheng, A.; Brownell, J.; Liu, Y.; Yan, H. Science 2009, 323, 112
41. Stearns, L. A.; Chhabra, R.; Sharma, J.; Liu, Y.; Petuskey, W. T.; Yan, H.; Chaput, J. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 8494
42. Ding, B.; Deng, Z.; Yan, H.; Cabrini, S.; Zuckermann, R. N.; Bokor, J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3248
43. Pal, S.; Deng, Z.; Ding, B.; Yan, H.; Liu, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 2700
44. Hung, A. M.; Micheel, C. M.; Bozano, L. D.; Osterbur, L. W.; Wallraff, G. M.; Cha, J. N. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 121
45. Kuzuya, A.; Koshi, N.; Kimura, M.; Numajiri, K.; Yamazaki, T.; Ohnishi, T.; Okada, F.; Komiyama, M. Small 2010, 6, 2664
46. Pinto, Y. Y.; Le, J. D.; Seeman, N. C.; Musier-Forsyth, K.; Taton, T. A.; Kiehl, R. A. Nano Lett. 2005, 5, 2399
47. Zheng, J.; Constantinou, P. E.; Micheel, C.; Alivisatos, A. P.; Kiehl, R. A.; Seeman, N. C. Nano Lett. 2006, 6, 1502
48. Sharma, J.; Ke, Y.; Lin, C.; Chhabra, R.; Wang, Q.; Nangreave, J.; Liu, Y.; Yan, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 5157
49. Bui, H.; Onodera, C.; Kidwell, C.; Tan, Y.; Graugnard, E.; Kuang, W.; Lee, J.; Knowlton, W. B.; Yurke, B.; Hughes, W. L. Nano Lett. 2010, 10, 3367
50. Maune, H. T.; Han, S.-p.; Barish, R. D.; Bockrath, M.; Goddard, W. A., III; Rothemund, P. W. K.; Winfree, E. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 61
51. Yan, H.; Park, S. H.; Finkelstein, G.; Reif, J. H.; LaBean, T. H. Science 2003, 30, 1882
52. Li, H.; Park, S. H.; Reif, J. H.; LaBean, T. H.; Yan, H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 418
53. Park, S. H.; Yin, P.; Liu, Y.; Reif, J. H.; LaBean, T. H.; Yan, H. Nano Lett. 2005, 5, 729
54. Park, S. H.; Pistol, C.; Ahn, S. J.; Reif, J. H.; Lebeck, A. R.; Dwyer, C.; LaBean, T. H. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 735
55. Liu, Y.; Lin, C.; Li, H.; Yan, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 4333
56. Williams, B. A. R.; Lund, K.; Liu, Y.; Yan, H.; Chaput, J. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 3051
57. Chhabra, R.; Sharma, J.; Ke, Y.; Liu, Y.; Rinker, S.; Lindsay, S.; Yan, H. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10304
58. Rinker, S.; Ke, Y.; Liu, Y.; Chhabra, R.; Yan, H. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 418
59. Cohen, J. D.; Sadowski, J. P.; Dervan, P. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 7956
60. Cohen, J. D.; Sadowski, J. P.; Dervan, P. B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 402
61. Garibotti, A. V.; Knudsen, S. M.; Ellington, A. D.; Seeman, N. C. Nano Lett. 2006, 6, 1505
62. Wilner, O. I.; Weizmann, Y.; Gill, R.; Lioubashevski, O.; Freeman, R.; Willner, I. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 249
63. Wilner, O. I.; Shimron, S.; Weizmann, Y.; Wang, Z.-G.; Willner, I. Nano Lett. 2009, 9, 2040
64. Kuzuya, A.; Kimura, M.; Numajiri, K.; Koshi, N.; Ohnishi, T.; Okada, F.; Komiyama, M. ChemBioChem 2009, 10, 1811
65. Numajiri, K.; Yamazaki, T.; Kimura, M.; Kuzuya, A.; Komiyama, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9937
66. Endo, M.; Katsuda, Y.; Hidaka, K.; Sugiyama, H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1592
67. Endo, M.; Katsuda, Y.; Hidaka, K.; Sugiyama, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9412
68. Niemeyer, C. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 1200
69. Saccà, B.; Meyer, R.; Erkelenz, M.; Kiko, K.; Arndt, A.; Schroeder, H.; Rabe, K. S.; Niemeyer, C. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9378
70. Shen, W.; Zhong, H.; Neff, D.; Norton, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6660
71. Stephanopoulos, N.; Liu, M.; Tong, G. J.; Li, Z.; Liu, Y.; Yan, H.; Francis, M. B. Nano Lett. 2010, 10, 2714
72. Voigt, N. V.; Tørring, T.; Rotaru, A.; Jacobsen, M. F.; Ravnsbk, J. B.; Subramani, R.; Mamdouh, W.; Kjems, J.; Mokhir, A.; Besenbacher, F.; Gothelf, K. V. Nat. Nanotech. 2010, 5, 200
73. Liu, H.; Tørring, T.; Dong, M.; Rosen, C. B.; Besenbacher, F.; Gothelf, K. V. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18054
74. Schwartz, E.; Gac, S. L.; Cornelissen, J. J. L. M.; Nolte, R. J. M.; Rowan, A. E. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1576
75. Su, W.; Schuster, M.; Bagshaw, C. R.; Rant, U.; Burley, G. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2712
76. Stein, I. H.; Steinhauer, C.; Tinnefeld, P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (12) 4193-4195
77. Varghese, R.; Wagenknecht, H.-A. Chem.- Eur. J. 2009, 15, 9307
78. The chemical structure of AF was taken from Chiuman, W.; Li, Y. Nucleic Acids Res. 2007, 35, 401
79. Wang, R.; Liu, W.; Seeman, N. C. Chem. Biol. 2009, 16, 862
80. Ranjit, S.; Gurunathan, K.; Levitus, M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7861
81. Iqbal, A.; Arslan, S.; Okumus, B.; Wilson, T. J.; Giraud, G.; Norman, D. G.; Ha, T.; Lilley, D. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 11176
82. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3 rd ed.; Springer: New York, 2006.