Ultrafast dynamics of nonequilibrium electron transfer in photoinduced redox cycle: Solvent mediation and conformation flexibility

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 30, 2012, Pages 9130-9140

  Kao, Ya Ting ^a   Guo, Xunmin ^a   Yang, Yi ^a   Liu, Zheyun ^a   Hassanali, Ali ^a   Song, Qin Hua ^a,b   Wang, Lijuan ^a   Zhong, Dongping ^a  

^a OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACETONITRILE; AMINO ACIDS; CONFORMATIONS; DYNAMICS; ELECTRON TRANSITIONS; ETHERS; REACTION INTERMEDIATES; REDOX REACTIONS; SOLVENTS;

COUPLING CONSTANTS; DONOR SPACER ACCEPTORS; ELECTRON ACCEPTOR; ELECTRON DONORS; ELECTRON TRANSFER; ET PROCESS; FEMTO-SECOND RESOLUTION; FLEXIBLE SYSTEM; HIGH-FREQUENCY VIBRATIONS; METHYL ESTERS; NON EQUILIBRIUM; NON-EQUILIBRIUM ELECTRONS; PHOTO-INDUCED; PHOTOINDUCED ELECTRON-TRANSFER; PICOSECONDS; REDOX CYCLES; SOLVENT MOLECULES; SOLVENT REORGANIZATION ENERGY; STACKED CONFIGURATION; TIME-SCALES; TUNNELING PARAMETER; ULTRA-FAST; ULTRA-FAST DYNAMICS; VIBRATIONAL COUPLINGS;

ORGANIC SOLVENTS;

EID: 84864755847     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp304518f     Document Type: Article

References (70)

1. Barbara, P. F.; Meyer, T. J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13148-13168
2. Zimmt, M. B.; Waldeck, D. H. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3580-3597
3. Closs, G. L.; Miller, J. R. Science 1988, 240, 440-447
4. Wasielewski, M. R.; Niemczyk, M. P.; Johnson, D. G.; Svec, W. A.; Minsek, D. W. Tetrahedron 1989, 45, 4785-4806
5. Wasielewski, M. R. Chem. Rev. 1992, 92, 435-461
6. Warman, J. M.; Smit, K. J.; Jonker, S. A.; Verhoeven, J. W.; Oevering, H.; Kroon, J.; Paddonrow, M. N.; Oliver, A. M. Chem. Phys. 1993, 170, 359-380
7. Redmore, N. P.; Rubtsov, I. V.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8769-8778
8. Saleh, N.; Kauffman, J. F. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 7139-7146
9. Beratan, D. N.; Skourtis, S. S.; Balabin, I. A.; Balaeff, A.; Keinan, S.; Venkatramani, R.; Xiao, D. Q. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1669-1678
10. Skourtis, S. S.; Waldeck, D. H.; Beratan, D. N. Annu. Rev. Phys. Chem. 2010, 61, 461-485
11. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265-322
12. Berlin, Y. A.; Grozema, F. C.; Siebbeles, L. D. A.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 10988-11000
13. Closs, G. L.; Calcaterra, L. T.; Green, N. J.; Penfield, K. W.; Miller, J. R. J. Phys. Chem. 1986, 90, 3673-3683
14. Finckh, P.; Heitele, H.; Volk, M.; Michelbeyerle, M. E. J. Phys. Chem. 1988, 92, 6584-6590
15. Lewis, F. D.; Wagner-Brennan, J. M.; Denari, J. M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 519-525
16. Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Taniguchi, S. J. Photochem. Photobiol., C 2005, 6, 37-79
17. Kumar, K.; Lin, Z.; Waldeck, D. H.; Zimmt, M. B. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 243-244
18. Napper, A. M.; Read, I.; Waldeck, D. H.; Kaplan, R. W.; Zimmt, M. B. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 4784-4793
19. Kauffman, J. F.; Khajehpour, M.; Saleh, N. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 3675-3687
20. Chakrabarti, S.; Liu, M.; Waldeck, D. H.; Oliver, A. M.; Paddon-Row, M. N. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 1040-1048
21. Sumi, H.; Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1986, 84, 4894-4914
22. Jortner, J.; Bixon, M. J. Chem. Phys. 1988, 88, 167-170
23. Barbara, P. F.; Walker, G. C.; Smith, T. P. Science 1992, 256, 975-981
24. Nagasawa, Y.; Yartsev, A. P.; Tominaga, K.; Bisht, P. B.; Johnson, A. E.; Yoshihara, K. J. Phys. Chem. 1995, 99, 653-662
25. Vauthey, E. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 340-348
26. Lewis, F. D.; Kalgutkar, R. S.; Wu, Y. S.; Liu, X. Y.; Liu, J. Q.; Hayes, R. T.; Miller, S. E.; Wasielewski, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12346-12351
27. Mataga, N.; Kanda, Y.; Asahi, T.; Miyasaka, H.; Okada, T.; Kakitani, T. Chem. Phys. 1988, 127, 239-248
28. Kao, Y.-T.; Saxena, C.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 16128-16132
29. Wang, H.; Lin, S.; Allen, J. P.; Williams, J. C.; Blankert, S.; Laser, C.; Woodbury, N. W. Science 2007, 316, 747-750
30. Li, J.; Liu, Z.; Tan, C.; Guo, X.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. Nature 2010, 466, 887-890
31. Liu, Z.; Tan, C.; Guo, X.; Kao, Y. T.; Li, J.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 14831-14836
32. Chang, C.-W.; Guo, L.; Kao, Y.-T.; Li, J.; Tan, C.; Li, T.; Saxena, C.; Liu, Z.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 2914-2919
33. Chang, C.-W.; He, T.-F.; Guo, L.; Stevens, J. A.; Li, T.; Wang, L.; Zhong, D. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12741-12747
34. Qiu, W.; Wang, L.; Lu, W.; Boechler, A.; Sanders, D. A. R.; Zhong, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 5366-5371
35. Qiu, W.; Li, T.; Zhang, L.; Yang, Y.; Kao, Y.-T.; Wang, L.; Zhong, D. Chem. Phys. 2008, 350, 154-164
36. Wu, D.; Hu, Q.; Yan, Z.; Chen, W.; Yan, C.; Huang, X.; Zhang, J.; Yang, P.; Deng, H.; Wang, J.; Deng, X.; Shi, Y. Nature 2012, 484, 214-219
37. Christie, J. M.; Arvai, A. S.; Baxter, K. J.; Heilmann, M.; Pratt, A. J.; O'Hara, A.; Kelly, S. M.; Hothorn, M.; Smith, B. O.; Hitomi, K.; Jenkins, G. I.; Getzoff, E. D. Science 2012, 335, 1492-1496
38. Kao, Y.-T.; Tan, C.; Song, S. H.; Ozturk, N.; Li, J.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7695-7701
39. Kao, Y.-T.; Saxena, C.; He, T.-F.; Guo, L.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13132-13139
40. Stubbe, J.; Nocera, D. G.; Yee, C. S.; Chang, M. C. Y. Chem. Rev. 2003, 103, 2167-2201
41. Kim, S. T.; Hartman, R. F.; Rose, S. D. Photochem. Photobiol. 1990, 52, 789-794
42. Song, Q.-H.; Tang, W.-M.; Hei, X.-M.; Wang, H.-B.; Guo, Q.-X.; Yu, S.-Q. Eur. J. Org. Chem. 2005, 1097-1106
43. Kao, Y.-T.; Song, Q.-H.; Saxena, C.; Wang, L.; Zhong, D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1501-1503
44. Zhang, L.; Kao, Y.-T.; Qiu, W.; Wang, L.; Zhong, D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18097-18103
45. Reichardt, C. Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry, 3 rd ed.; Wiley: Weinheim, Germany, 2003.
46. Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84 th ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2003.
47. Petrich, J. W.; Chang, M. C.; Mcdonald, D. B.; Fleming, G. R. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 3824-3832
48. Szabo, A. G.; Rayner, D. M. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 554-563
49. Ricci, R. W.; Nesta, J. M. J. Phys. Chem. 1976, 80, 974-980
50. Peon, J.; Zewail, A. H. Chem. Phys. Lett. 2001, 348, 255-262
51. Middleton, C. T.; de La Harpe, K.; Su, C.; Law, Y. K.; Crespo-Hernandez, C. E.; Kohler, B. Annu. Rev. Phys. Chem. 2009, 60, 217-239
52. Defelippis, M. R.; Murthy, C. P.; Broitman, F.; Weinraub, D.; Faraggi, M.; Klapper, M. H. J. Phys. Chem. 1991, 95, 3416-3419
53. Scannell, M. P.; Fenick, D. J.; Yeh, S. R.; Falvey, D. E. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 1971-1977
54. Ragone, R.; Colonna, G.; Servillo, L.; Irace, G. Photochem. Photobiol. 1985, 42, 505-508
55. Jovanovic, S. V.; Steenken, S. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6674-6679
56. Page, C. C.; Moser, C. C.; Chen, X. X.; Dutton, P. L. Nature 1999, 402, 47-52
57. Gray, H. B.; Winkler, J. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 3534-3539
58. Rehm, D.; Weller, A. Isr. J. Chem. 1970, 8, 259-271
59. Nunthaboot, N.; Tanaka, F.; Kokpol, S.; Chosrowjan, H.; Taniguchi, S.; Mataga, N. J. Photochem. Photobiol., A 2009, 201, 191-196
60. Tang, W.-J.; Guo, Q.-X.; Song, Q.-H. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7205-7210
61. Gould, I. R.; Farid, S. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 522-528
62. Eberson, L. Adv. Phys. Org. Chem. 1982, 18, 79-185
63. Asahi, T.; Ohkohchi, M.; Matsusaka, R.; Mataga, N.; Zhang, R. P.; Osuka, A.; Maruyama, K. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5665-5674
64. Seidel, C. A. M.; Schulz, A.; Sauer, M. H. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5541-5553
65. Lu, W.; Qiu, W.; Kim, J.; Okobiah, O.; Hu, J.; Gokel, G. W.; Zhong, D. Chem. Phys. Lett. 2004, 394, 415-422
66. Tachiya, M.; Seki, K. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 9553-9559
67. Leontyev, I. V.; Tachiya, M. J. Chem. Phys. 2005, 123
68. Gupta, S.; Matyushov, D. V. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 2087-2096
69. Matyushov, D. V.; Schmid, R. Mol. Phys. 1995, 84, 533-552
70. Gladkikh, V.; Burshtein, A. I.; Feskov, S. V.; Ivanov, A. I.; Vauthey, E. J. Chem. Phys. 2005, 123