Ion transport and molecular organization are coupled in polyelectrolyte-modified nanopores

Journal of the American Chemical Society

Volumn 133, Issue 44, 2011, Pages 17753-17763

  Tagliazucchi, Mario ^a   Rabin, Yitzhak ^a,b   Szleifer, Igal ^a  

^a Northwestern University   (United States)

^b BAR ILAN UNIVERSITY   (Israel)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANALYTICAL MODEL; APPLIED POTENTIALS; CHEMICALLY MODIFIED; CONFORMATIONAL DEGREES OF FREEDOM; CYLINDRICAL NANOPORES; GRAFTING DENSITIES; ION CONDUCTIVITIES; ION CURRENTS; ION TRANSPORTS; LONG CHAINS; MOLECULAR ORGANIZATION; MOLECULAR THEORY; NON EQUILIBRIUM; NONEQUILIBRIUM CONDITIONS; PHYSICAL PHENOMENA; POLYELECTROLYTE CHAIN; PORE DIAMETERS; SYSTEM RESISTANCE;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; GLOBAL OPTIMIZATION; MATHEMATICAL MODELS; NANOPORES; POLYELECTROLYTES;

IONS;

ION; POLYELECTROLYTE; POLYMER;

ARTICLE; CHEMICAL INTERACTION; CHEMICAL STRUCTURE; CONDUCTANCE; CONFORMATION; ION CURRENT; ION TRANSPORT; MOLECULAR DYNAMICS; NANOPORE;

ELECTROLYTES; IONS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; NANOPORES; POLYMERS;

EID: 80455123895     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja2063605     Document Type: Article

References (69)

1. Daiguji, H. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 901
2. Dekker, C. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 209
3. Wang, G.; Zhang, B.; Wayment, J. R.; Harris, J. M.; White, H. S. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7679
4. Plecis, A.; Schoch, R. B.; Renaud, P. Nano Lett. 2005, 5, 1147
5. Stein, D.; Kruithof, M.; Dekker, C. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 035901
6. Hou, X.; Jiang, L. ACS Nano 2009, 3, 3339
7. Adiga, S. P.; Brenner, D. W. Nano Lett. 2005, 5, 2509
8. Cheng, L. S.; Cao, D. P. ACS Nano 2011, 5, 1102
9. Yameen, B.; Ali, M.; Neumann, R.; Ensinger, W.; Knoll, W.; Azzaroni, O. Nano Lett. 2009, 9, 2788
10. Ali, M.; Yameen, B.; Cervera, J.; Ramirez, P.; Neumann, R.; Ensinger, W.; Knoll, W.; Azzaroni, O. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8338
11. Ali, M.; Yameen, B.; Neumann, R.; Ensinger, W.; Knoll, W.; Azzaroni, O. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16351
12. Hou, X.; Liu, Y. J.; Dong, H.; Yang, F.; Li, L.; Jiang, L. Adv. Mater. 2010, 22, 2440
13. Tian, Y.; Hou, X.; Wen, L. P.; Guo, W.; Song, Y. L.; Sun, H. Z.; Wang, Y. G.; Jiang, L.; Zhu, D. B. Chem. Commun. 2010, 46, 1682
14. Guo, W.; Xia, H. W.; Cao, L. X.; Xia, F.; Wang, S. T.; Zhang, G. Z.; Song, Y. L.; Wang, Y. G.; Jiang, L.; Zhu, D. B. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3561
15. Yameen, B.; Ali, M.; Neumann, R.; Ensinger, W.; Knoll, W.; Azzaroni, O. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2070
16. Yameen, B.; Ali, M.; Neumann, R.; Ensinger, W.; Knoll, W.; Azzaroni, O. Chem. Commun. 2010, 46, 1908
17. Hou, X.; Yang, F.; Li, L.; Song, Y. L.; Jiang, L.; Zhu, D. B. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11736
18. Xia, F.; Guo, W.; Mao, Y.; Hou, X.; Xue, J.; Xia, H.; Wang, L.; Song, Y.; Ji, H.; Ouyang, Q.; Wang, Y.; Jiang, L. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8345
19. Hou, X.; Guo, W.; Xia, F.; Nie, F. Q.; Dong, H.; Tian, Y.; Wen, L.; Wang, L.; Cao, L.; Yang, Y.; Xue, J.; Song, Y.; Wang, Y.; Liu, D.; Jiang, L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7800
20. Ali, M.; Neumann, R.; Ensinger, W. ACS Nano 2010, 4, 7267
21. Yusko, E. C.; Johnson, J. M.; Majd, S.; Prangkio, P.; Rollings, R. C.; Li, J.; Yang, J.; Mayer, M. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 253
22. Harrell, C. C.; Kohli, P.; Siwy, Z.; Martin, C. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15646
23. Daiguji, H.; Yang, P. D.; Szeri, A. J.; Majumdar, A. Nano Lett. 2004, 4, 2315
24. van der Heyden, F. H. J.; Bonthuis, D. J.; Stein, D.; Meyer, C.; Dekker, C. Nano Lett. 2007, 7, 1022
25. Howorka, S.; Siwy, Z. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2360
26. Martin, C. R.; Siwy, Z. S. Science 2007, 317, 331
27. Zhang, B.; Zhang, Y.; White, H. S. Anal. Chem. 2004, 76, 6229
28. Karnik, R.; Fan, R.; Yue, M.; Li, D.; Yang, P.; Majumdar, A. Nano Lett. 2005, 5, 943
29. Yameen, B.; Kaltbeitzel, A.; Glasser, G.; Langner, A.; Muller, F.; Gosele, U.; Knoll, W.; Azzaroni, O. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 279
30. Gong, P.; Genzer, J.; Szleifer, I. Phys. Rev. Lett. 2007, 98
31. Nap, R.; Gong, P.; Szleifer, I. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2006, 44, 2638
32. Tagliazucchi, M.; Azzaroni, O.; Szleifer, I. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12404
33. Tagliazucchi, M.; Calvo, E. J.; Szleifer, I. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 458
34. Gong, P.; Wu, T.; Genzer, J.; Szleifer, I. Macromolecules 2007, 40, 8765
35. Calvo, A.; Yameen, B.; Williams, F. J.; Azzaroni, O.; Soler-Illia, G. Chem. Commun. 2009, 2553
36. Calvo, A.; Fuertes, M. C.; Yameen, B.; Williams, F. J.; Azzaroni, O.; Soler-Illia, G. Langmuir 2010, 26, 5559
37. Lebon, G.; Jou, D.; Casas-Vásquez, J. Understanding Non-equilbirium Thermodynamics; Springer-Verlag: Berlin, 2008.
38. Prigogine, I. Introduction to Thermodynamics of Irreversible Processes; Interscience Publishers: New York, 1955.
39. Douglas Frink, L. J.; Thompson, A.; Salinger, A. G. J. Chem. Phys. 2000, 112, 7564
40. Gillespie, D.; Nonner, W.; Eisenberg, R. S. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 12129
41. Fang, F.; Satulovsky, J.; Szleifer, I. Biophys. J. 2005, 89, 1516
42. Fang, F.; Szleifer, I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 5769
43. Satulovsky, J.; Carignano, M. A.; Szleifer, I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 9037
44. Bettolo Marconi, U. M.; Tarazona, P. J. Phys.: Condens. Matter 2000, 12, A413
45. Marconi, U. M. B.; Tarazona, P. J. Chem. Phys. 1999, 110, 8032
46. Fang, F.; Szleifer, I. Biophys. J. 2001, 80, 2568
47. Peleg, O.; Tagliazucchi, M.; Kröger, M.; Rabin, Y.; Szleifer, I. ACS Nano 2011, 5, 4737
48. Tagliazucchi, M.; Calvo, E. J.; Szleifer, I. Langmuir 2008, 24, 2869
49. Carignano, M. A.; Szleifer, I. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5006
50. Longo, G.; Szleifer, I. Langmuir 2005, 21, 11342
51. Szleifer, I.; Carignano, M. A. Adv. Chem. Phys. 1996, 96, 165
52. Grosberg, A. Y.; Rabin, Y. J. Chem. Phys. 2010, 133
53. Goldman, D. E. J. Gen. Physiol. 1943, 27, 37
54. Kowalczyk, S. W.; Kapinos, L.; Blosser, T. R.; Magalhães, T.; Van Nies, P.; Lim, R. Y. H.; Dekker, C. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 433
55. Naegeli, R.; Redepenning, J.; Anson, F. C. J. Phys. Chem. 1986, 90, 6227
56. Doblhofer, K.; Vorotyntsev, M. In Electroactive Polymer Electrochemistry; Lyons, M. E. G., Ed.; Plenum: New York, 1994; p 375.
57. Krapf, D.; Wu, M. Y.; Smeets, R. M. M.; Zandbergen, H. W.; Dekker, C.; Lemay, S. G. Nano Lett. 2006, 6, 105
58. Vlassiouk, I.; Smirnov, S.; Siwy, Z. Nano Lett. 2008, 8, 1978
59. Choi, J. H.; Park, J. S.; Moon, S. H. J. Colloid Interface Sci. 2002, 251, 311
60. Holtzel, A.; Tallarek, U. J. Sep. Sci. 2007, 30, 1398
61. Keyser, U. F.; Koeleman, B. N.; Van Dorp, S.; Krapf, D.; Smeets, R. M. M.; Lemay, S. G.; Dekker, N. H.; Dekker, C. Nat. Phys. 2006, 2, 473
62. Siwy, Z. S.; Howorka, S. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1115
63. Mussi, V.; Fanzio, P.; Repetto, L.; Firpo, G.; Scaruffi, P.; Stigliani, S.; Tonini, G. P.; Valbusa, U. Nanotechnology 2010, 21
64. Sanchez-Quesada, J.; Saghatelian, A.; Cheley, S.; Bayley, H.; Ghadiri, M. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 3063
65. Schoch, R. B.; Han, J. Y.; Renaud, P. Rev. Mod. Phys. 2008, 80, 839
66. Binder, K.; Kreer, T.; Milchev, A. Soft Matter 2011, 7, 7159-7172
67. Pastorino, C.; Binder, K.; Muller, M. Macromolecules 2009, 42, 401
68. Alber, F.; Dokudovskaya, S.; Veenhoff, L. M.; Zhang, W.; Kipper, J.; Devos, D.; Suprapto, A.; Karni-Schmidt, O.; Williams, R.; Chait, B. T.; Sali, A.; Rout, M. P. Nature 2007, 450, 695
69. Peleg, O.; Lim, R. Y. H. Biol. Chem. 2010, 391, 719