Bridge-mediated excitation energy transfer pathways through protein media: A slater determinant-based electronic coupling calculation combined with localized molecular orbitals

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 39, 2011, Pages 10814-10822

  Kawatsu, Tsutomu ^a   Matsuda, Kenji ^a   Hasegawa, Jun Ya ^a,b  

^a KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^b Quantum Chemistry Research Institute Kyoto   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONFIGURATION INTERACTIONS; ELECTRON HOLE PAIRS; ELECTRON TRANSFER; ELECTRONIC COUPLING; LOCALIZED MOLECULAR ORBITALS; LOCALLY EXCITED; LONG RANGE INTERACTIONS; MODEL PEPTIDES; SLATER DETERMINANTS;

ENERGY TRANSFER; EXCITATION ENERGY; PEPTIDES;

MOLECULAR ORBITALS;

PROTEIN;

ARTICLE; CHEMISTRY; ELECTRON; ENERGY TRANSFER; QUANTUM THEORY;

ELECTRONS; ENERGY TRANSFER; PROTEINS; QUANTUM THEORY;

EID: 80053398287     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2068792     Document Type: Article

References (78)

1. Cheng, Y. C.; Fleming, G. R. Annu. Rev. Phys. Chem. 2009, 60, 241-262
2. van Grondelle, R.; Novoderezhkin, V. I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 793-807
3. van Grondelle, R.; Dekker, J. P.; Gillbro, T.; Sundström, V. Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 1994, 1187, 1-65
4. Hu, X. C.; Ritz, T.; Damjanovic, A.; Autenrieth, F.; Schulten, K. Q. Rev. Biophys. 2002, 35, 1-62
5. Renger, T.; May, V.; Kuhn, O. Phys. Rep. 2001, 343, 138-254
6. Laquai, F.; Park, Y. S.; Kim, J. J.; Basché, T. Macromol. Rapid Commun. 2009, 30, 1203-1231
7. Baldo, M. A.; Thompson, M. E.; Forrest, S. R. Nature 2000, 403, 750-753
8. Liu, Y. X.; Summers, M. A.; Edder, C.; Fréchet, J. M. J.; McGehee, M. D. Adv. Mater. 2005, 17, 2960-2964
9. Shaw, P. E.; Ruseckas, A.; Samuel, I. D. W. Phys. Rev. B 2008, 78, 245201
10. Berggren, M.; Dodabalapur, A.; Slusher, R. E.; Bao, Z. Nature 1997, 389, 466-469
11. Förster, T. Delocalized excitation and excitation transfer. In Modern quantum chemistry. Istanbul lectures, part3.; Sinanôglu, O., Ed.; Academic Press: New York, 1965; pp 93-137.
12. Tsien, R. Y.; Miyawaki, A. Science 1998, 280, 1954-1955
13. Scholes, G. D. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 57-87
14. Beljonne, D.; Curutchet, C.; Scholes, G. D.; Silbey, R. J. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6583-6599
15. Yang, M. N.; Fleming, G. R. Chem. Phys. 2002, 275, 355-372
16. Lin, S. H.; Xiao, W. Z.; Dietz, W. Phys. Rev. E 1993, 47, 3698-3706
17. Renger, T. Photosynth. Res. 2009, 102, 471-485
18. Renger, T.; Schlodder, E. ChemPhysChem 2010, 11, 1141-1153
19. Şener, M.; Strümpfer, J.; Hsin, J.; Chandler, D.; Scheuring, S.; Hunter, C. N.; Schulten, K. ChemPhysChem 2011, 12, 518-531
20. Scholes, G. D.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1854-1868
21. Scholes, G. D.; Gould, I. R.; Cogdell, R. J.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2543-2553
22. Sundström, V.; Pullerits, T.; van Grondelle, R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2327-2346
23. Kimura, A.; Kakitani, T.; Yamato, T. Int. J. Mod. Phys. B 2001, 15, 3833-3836
24. Kimura, A.; Kakitani, T.; Yamato, T. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9276-9287
25. Nagae, H.; Kakitani, T.; Katoh, T.; Mimuro, M. J. Chem. Phys. 1993, 98, 8012-8023
26. Sumi, H. Chem. Rec. 2001, 1, 480-493
27. Sumi, H. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 252-260
28. Mukai, K.; Abe, S.; Sumi, H. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 6096-6102
29. Scholes, G. D.; Jordanides, X. J.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1640-1651
30. Jordanides, X. J.; Scholes, G. D.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1652-1669
31. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265-322
32. Dexter, D. L. J. Chem. Phys. 1953, 21, 836-850
33. Frankel, J. Phys. Z. Sowjetunion 1936, 9, 158
34. Davydov, A. S. Theory of Molecular Excitons; Plenum Press: New York, 1971.
35. Reimers, J. R.; Hush, N. S. Chem. Phys. 1989, 134, 323-354
36. Reimers, J. R.; Hush, N. S. Chem. Phys. 1990, 146, 89-103
37. Albinsson, B.; Mårtensson, J. J. Photochem. Photobiol. C 2008, 9, 138-155
38. Hsu, C. P. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 509-518
39. Mcconnell, H. J. Chem. Phys. 1961, 35, 508-515
40. Broo, A.; Larsson, S. Chem. Phys. 1990, 148, 103-115
41. Larsson, S. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 4034-4040
42. Yeow, E. K. L.; Ghiggino, K. P. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 5825-5836
43. Yeow, E. K. L.; Haines, D. J.; Ghiggino, K. P.; Paddon-Row, M. N. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 6517-6524
44. Scholes, G. D.; Turner, G. O.; Ghiggino, K. P.; Paddon-Row, M. N.; Piet, J. J.; Schuddeboom, W.; Warman, J. M. Chem. Phys. Lett. 1998, 292, 601-606
45. Scholes, G. D.; Ghiggino, K. P.; Oliver, A. M.; Paddon-Row, M. N. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4345-4349
46. Scholes, G. D.; Ghiggino, K. P.; Oliver, A. M.; Paddon-Row, M. N. J. Phys. Chem. 1993, 97, 11871-11876
47. Pettersson, K.; Kyrychenko, A.; Rönnow, E.; Ljungdahl, T.; Mårtensson, J.; Albinsson, B. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 310-318
48. Kilså, K.; Kajanus, J.; Mårtensson, J.; Albinsson, B. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7329-7339
49. Schlicke, B.; Belser, P.; De Cola, L.; Sabbioni, E.; Balzani, V. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4207-4214
50. Eng, M. P.; Ljungdahl, T.; Mårtensson, J.; Albinsson, B. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6483-6491
51. Closs, G. L.; Piotrowiak, P.; MacInnis, J. M.; Fleming, G. R. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 2652-2653
52. Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Devadoss, C.; Liddell, P. A.; Hermant, R.; Nieman, R. A.; Demanche, L. J.; DeGraziano, J. M.; Gouni, I. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3590-3603
53. May, V. J. Chem. Phys. 2008, 129, 114109
54. Harcourt, R. D.; Scholes, G. D.; Ghiggino, K. P. J. Chem. Phys. 1994, 101, 10521-10525
55. Löwdin, P. O. J. Chem. Phys. 1951, 19, 1396-1401
56. Löwdin, P. O. J. Mol. Spectrosc. 1963, 10, 12-33
57. Stuchebrukhov, A. A. Chem. Phys. Lett. 1994, 225, 55-61
58. Katz, D. J.; Stuchebrukhov, A. A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 4960-4970
59. Kawatsu, T.; Kakitani, T.; Yamato, T. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 5068-5074
60. Hasegawa, J.; Kawatsu, T.; Toyota, K.; Matsuda, K. Chem. Phys. Lett. 2011, 508, 171-176
61. Hayashi, S.; Kato, S. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 2878-2887
62. Nishioka, H.; Ando, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 7012-7028
63. Stuchebrukhov, A. A. J. Chem. Phys. 1996, 104, 8424-8432
64. Stuchebrukhov, A. A. J. Chem. Phys. 1996, 105, 10819-10829
65. Cheung, M. S.; Daizadeh, I.; Stuchebrukhov, A. A.; Heelis, P. F. Biophys. J. 1999, 76, 1241-1249
66. Kawatsu, T.; Kakitani, T.; Yamato, T. Inorg. Chim. Acta 2000, 300, 862-868
67. Kawatsu, T.; Kakitani, T.; Yamato, T. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 11356-11366
68. Nishioka, H.; Ando, K. J. Chem. Phys. 2011, 134, 204109
69. Toyota, K.; Ehara, M.; Nakatsuji, H. Chem. Phys. Lett. 2002, 356, 1-6
70. Pipek, J.; Mezey, P. G. J. Chem. Phys. 1989, 90, 4916-4926
71. Löwdin, P. O. Adv. Quantum Chem. 1970, 5, 185-200
72. Dennington, II, R.; Keith, T.; Millam, J.; Eppinnett, K.; Hovell, W. L.; Gilliland, R. GaussView, Version 4.1; Semichem, Inc.: Shawnee Mission, KS, 2003.
73. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
74. Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
75. Hehre, W. J.; Ditchfie., R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1972, 56, 2257-2261
76. Frisch, M. J.; G. W. T.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Rob, 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.; M. A. Al-Laham; 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, E01 ed.; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2003.
77. Dunning, T. H., Jr.; Hay, P. J. In Modern Theoretical Chemistry; Schaefer, H. F., III, Ed.; Plenum: New York, 1976; Vol. 3, pp 1-28.
78. Hehre, W. J.; Stewart, R. F.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1969, 51, 2657-2664