Exciton self trapping in photosynthetic pigment-protein complexes studied by single-molecule spectroscopy

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 36, 2012, Pages 11017-11023

  Kunz, Ralf ^a   Timpmann, Kõu ^b   Southall, June ^c   Cogdell, Richard J ^c   Freiberg, Arvi ^b,d   Köhler, Jürgen ^a  

^a UNIVERSITY OF BAYREUTH   (Germany)

^b UNIVERSITY OF TARTU   (Estonia)

^c UNIVERSITY OF GLASGOW   (United Kingdom)

^d UNIVERSITY OF TARTU   (Estonia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANTENNAS; EMISSION SPECTROSCOPY; EXCITONS;

ANTENNA COMPLEXES; ELECTRON-PHONON COUPLING STRENGTHS; EMISSION SPECTRUMS; EXCITATION AND EMISSION SPECTRA; EXCITATION SPECTRUM; LH2 COMPLEXES; PIGMENT-PROTEIN COMPLEXES; RHODOPSEUDOMONAS ACIDOPHILA; SELF TRAPPING; SELF-TRAPPED EXCITON; SINGLE-MOLECULE; SINGLE-MOLECULE SPECTROSCOPY; SPECTRAL POSITION; SPECTRAL PROFILE; ZERO-PHONON LINE;

MOLECULES;

EID: 84866372474     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp3040456     Document Type: Article

References (65)

1. McDermott, G.; Prince, S. M.; Freer, A. A.; Hawthornthwaite-Lawless, A. M.; Papiz, M. Z.; Cogdell, R. J.; Isaacs, N. W. Nature 1995, 374, 517-521
2. McLuskey, K.; Prince, S. M.; Cogdell, R. J.; Isaacs, N. W. Biochemistry 2001, 40, 8783-8789
3. Koepke, J.; Hu, X.; Muenke, C.; Schulten, K.; Michel, H. Structure 1996, 4, 581-597
4. Roszak, A. W.; Howard, T. D.; Southall, J.; Gardiner, A. T.; Law, C. J.; Isaacs, N. W.; Cogdell, R. J. Science 2003, 302, 1969-1971
5. Qian, P.; Neil Hunter, C.; Bullough, P. A. J. Mol. Biol. 2005, 349, 948-960
6. Cogdell, R. J.; Gardiner, A. T.; Roszak, A. W.; Law, C. J.; Southall, J.; Isaacs, N. W. Photosynth. Res. 2004, 81, 207-214
7. Davydov, A. S. Theory of Molecular Excitons; Plenum Press: New York, 1971.
8. Knox, R. S. Theory of Excitons; Ehrenreich, H.; Seitz, F.; Turnbull, D., Eds.; Academic Press: New York, 1963; pp 7-37.
9. Robinson, C. W. Annu. Rev. Phys. Chem. 1970, 21, 429-474
10. Wu, H.-M.; Rätsep, M.; Lee, I.-J.; Cogdell, R. J.; Small, G. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7654-7663
11. Alden, R. G.; Johnson, E.; Nagarajan, V.; Parson, W. W.; Law, C. J.; Cogdell, R. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4667-4680
12. van Oijen, A. M.; Ketelaars, M.; Köhler, J.; Aartsma, T. J.; Schmidt, J. Science 1999, 285, 400-402
13. Ketelaars, M.; van Oijen, A. M.; Matsushita, M.; Köhler, J.; Schmidt, J.; Aartsma, T. J. Biophys. J. 2001, 80, 1591-1603
14. Matsushita, M.; Ketelaars, M.; van Oijen, A. M.; Köhler, J.; Aartsma, T. J.; Schmidt, J. Biophys. J. 2001, 80, 1604-1614
15. Mostovoy, M. V.; Knoester, J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 12355-12364
16. Jang, S.; Silbey, R. J. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9324-9336
17. Jang, S.; Silbey, R. J.; Kunz, R.; Hofmann, C.; Köhler, J. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 12355-12953
18. Hofmann, C.; Aartsma, T. J.; Köhler, J. Chem. Phys. Lett. 2004, 395, 373-378
19. Timpmann, K.; Katiliene, Z.; Woodbury, N. W.; Freiberg, A. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 12223-12225
20. Freiberg, A.; Rätsep, M.; Timpmann, K.; Trinkunas, G.; Woodbury, W. N. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 11510-11519
21. Wu, H.-M.; Reddy, N. R. S.; Small, G. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 651-656
22. Rätsep, M.; Hunter, C. N.; Olsen, J. D.; Freiberg, A. Photosynth. Res. 2005, 86, 37-48
23. Richter, M. F.; Baier, J.; Prem, T.; Oellerich, S.; Francia, F.; Venturoli, G.; Oesterhelt, D.; Southall, J.; Cogdell, R. J.; Köhler, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 6661-6665
24. Creemers, T. M. H.; de Caro, C.; Visschers, R. W.; van Grondelle, R.; Völker, S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 9770-9776
25. Reddy, N. R.; Picorel, R.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6458-6464
26. van Mourik, F.; Visschers, R. W.; van Grondelle, R. Chem. Phys. Lett. 1992, 193, 1-7
27. Monshouwer, R.; Visschers, R. W.; van Mourik, F.; Freiberg, A.; van Grondelle, R. Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 1995, 1229, 373-380
28. Timpmann, K.; Rätsep, M.; Hunter, C. N.; Freiberg, A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10581-10588
29. Ketelaars, M.; Hofmann, C.; Köhler, J.; Howard, T. D.; Cogdell, R. J.; Schmidt, J.; Aartsma, T. J. Biophys. J. 2002, 83, 1701-1715
30. Richter, M. F.; Baier, J.; Southall, J.; Cogdell, R. J.; Oellerich, S.; Köhler, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 20280-20284
31. Pullerits, T.; Chachisvillis, M.; Sundström, V. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10787-10792
32. Novoderezhkin, V. I.; Monshouwer, R.; van Grondelle, R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10540-10548
33. Freiberg, A.; Timpmann, K.; Lin, S.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 10974-10982
34. Trinkunas, G.; Freiberg, A. J. Lumin. 2006, 119-120, 105-110
35. Freiberg, A.; Trinkunas, G. Photosynthesis in Silico: Understanding Complexity From Molecules to Ecosystems; Laisk, A.; Nedbal, L.; Govindjee, Eds.; Springer: Netherlands, 2009; Vol. 29, pp 55-82.
36. Toyozawa, Y. Prog. Theor. Phys. 1958, 20, 53-81
37. Rashba, E. I. Excitons; Rashba, E. I.; Sturge, M. D., Eds.; North-Holland Publishing Company: North-Holland, 1982; Vol. 2, pp 544-602.
38. Sumi, H.; Sumi, A. J. Phys. Soc. Jpn. 1994, 63, 637-657
39. Toyozawa, Y. Optical Processes in Solids; Toyozawa, Y., Ed.; Cambridge University Press: Cambridge, 2003; pp 149-191.
40. Knoester, J.; Agranovich, V. M. Thin Films and Nanostructures: Elsevier: Amsterdam, 2003; Vol. 31, pp 1-96.
41. Freiberg, A.; Rätsep, M.; Timpmann, K.; Trinkunas, G. J. Lumin. 2003, 102-103, 363-368
42. Trinkunas, G.; Freiberg, A. J. Lumin. 2005, 112, 420-423
43. Pajusalu, M.; Rätsep, M.; Trinkunas, G.; Freiberg, A. ChemPhysChem 2011, 12, 634-644
44. Bopp, M. A.; Sytnik, A.; Howard, T. D.; Cogdell, R. J.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 11271-11276
45. Tietz, C.; Cheklov, O.; Dräbenstedt, A.; Schuster, J.; Wrachtrup, J. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 6328-6333
46. Gerken, U.; Jelezko, F.; Götze, B.; Branschädel, M.; Tietz, C.; Ghosh, R.; Wrachtrup, J. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 338-343
47. Gerken, U.; Lupo, D.; Tietz, C.; Wrachtrup, J.; Ghosh, R. Biochemistry 2003, 42, 10354-10360
48. de Ruijter, W. P. F.; Segura, J. M.; Cogdell, R. J.; Gardiner, A. T.; Oellerich, S.; Aartsma, T. J. Chem. Phys. 2007, 341, 320-325
49. Novoderezhkin, V. I.; Rutkauskas, D.; van Grondelle, R. Chem. Phys. 2007, 341, 45-56
50. Uchiyama, D.; Oikawa, H.; Otomo, K.; Nango, M.; Dewa, T.; Fujiyoshi, S.; Matsushita, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 11615-11619
51. Tubasum, S.; Thomsson, D.; Cogdell, R.; Scheblykin, I.; Pullerits, T. Photosynth. Res. 2011, 111, 41-45
52. Hofmann, C.; Kulzer, F.; Zondervan, R.; Köhler, J.; Orrit, M. Single Molecules and Nanotechnology; Rigler, R.; Vogel, H., Eds.; Springer: Heidelberg, 2008; Vol. 12, pp 25-51.
53. Cogdell, R.; Hawthornthwaite, A. M. The Photosynthetic Reaction Center; Deisenhofer, J.; Norris, J. R., Eds.; Academic Press: San Diego, CA, 1993; Vol. 1, pp 23-42.
54. Hofmann, C.; Francia, F.; Venturoli, G.; Oesterhelt, D.; Köhler, J. FEBS Lett. 2003, 546, 345-348
55. Brotosudarmo, T. H. P.; Kunz, R.; Böhm, P.; Gardiner, A. T.; Moulisová, V.; Cogdell, R. J.; Köhler, J. Biophys. J. 2009, 97, 1491-1500
56. Cogdell, R. J.; Gall, A.; Köhler, J. Q. Rev. Biophys. 2006, 39, 227-324
57. Berlin, Y.; Burin, A.; Friedrich, J.; Köhler, J. Phys. Life Rev. 2007, 4, 64-89
58. Wu, H.-M.; Savikhin, S.; Reddy, N. R. S.; Jankowiak, R.; Cogdell, R. J.; Struve, W. S.; Small, G. J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12022-12033
59. Small, G. J. Chem. Phys. 1995, 197, 239-257
60. Hofmann, C.; Michel, H.; van Heel, M.; Köhler, J. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 195501
61. Baier, J.; Gabrielsen, M.; Oellerich, S.; Michel, H.; van Heel, M.; Cogdell, R. J.; Köhler, J. Biophys. J. 2009, 97, 2604-2612
62. Rätsep, M.; Cai, Z.-L.; Reimers, J. R.; Freiberg, A. J. Chem. Phys. 2011, 134 (024506) 1-15
63. Freiberg, A.; Rätsep, M.; Timpmann, K.; Trinkunas, G. Chem. Phys. 2009, 357, 102-112
64. Rätsep, M.; Freiberg, A. Chem. Phys. Lett. 2003, 377, 371-376
65. Freiberg, A.; Timpmann, K.; Trinkunas, G. Chem. Phys. Lett. 2010, 500, 111-115