Modeling near-edge fine structure x-ray spectra of the manganese catalytic site for water oxidation in photosystem II

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 41, 2012, Pages 17157-17167

  Brena, Barbara ^a   Siegbahn, Per E M ^b   Ågren, Hans ^c  

^a UPPSALA UNIVERSITY   (Sweden)

^b STOCKHOLM UNIVERSITY   (Sweden)

^c ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION EDGES; ABSORPTION FINE STRUCTURE; CATALYTIC SITES; CLUSTERS MODELING; ENERGY MINIMIZATION; FINE STRUCTURES; GRADIENT-CORRECTED DENSITY FUNCTIONAL THEORY; INFLECTION POINTS; OXYGEN EVOLUTION; OXYGEN-EVOLVING COMPLEXES; PHOTOSYSTEM II; THEORETICAL STUDY; TRANSITION-STATE; WATER OXIDATION; X-RAY SPECTRA;

CATALYTIC OXIDATION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

MANGANESE;

MANGANESE; OXYGEN; WATER;

ARTICLE; CATALYSIS; CHEMICAL STRUCTURE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ENERGY; MOLECULAR MODEL; OXIDATION; PHOTOSYNTHESIS; ROENTGEN SPECTROSCOPY;

CATALYSIS; MANGANESE; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR STRUCTURE; OXIDATION-REDUCTION; PHOTOSYSTEM II PROTEIN COMPLEX; QUANTUM THEORY; WATER; X-RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

EID: 84867548419     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja306794p     Document Type: Article

References (66)

1. Stöhr, J. NEXAFS Spectroscopy; Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, New York, 1992.
2. Hitchcock, A. P.; Tronc, M.; Modelli, A. J. Phys. Chem. 1989, 93, 3068-3077
3. Jordan-Sweet, J. L.; Kovac, C. A.; Goldberg, M. J.; Morar, J. F. J. Chem. Phys. 1988, 89, 2482-2489
4. Pettersson, L. G. M.; Ågren, H.; Schürmann, B. L.; Lippitz, A.; Unger, W. E. S. Int. J. Quantum Chem. 1997, 63, 749-765
5. Plashkevych, O.; Yang, L.; Vahtras, O.; Ågren, H.; Petterson, L. G. M. Chem. Phys. 1997, 222, 125-137
6. Carravetta, V.; Plashkevych, O.; Ågren, H. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1456-1464
7. Plashkevych, O.; Carravetta, V.; Vahtras, O.; Ågren, H. Chem. Phys. 1998, 232, 49-62
8. Yang, L.; Plashkevytch, O.; Vahtras, O.; Carravetta, V.; Ågren, H. J. Synchrotron Radiat. 1999, 6, 708-710
9. Kaznacheyev, K.; Osanna, A.; Jacobsen, C.; Plashkevych, O.; Vahtras, O.; Ågren, H.; Carravetta, V.; Hitchcock, A. P. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 3153-3168
10. Kirtley, S. M.; Mullins, O. C.; Chen, J.; van Elp, J.; George, S. J.; Chen, C. T.; O'Halloran, T.; Cramer, S. P. Biochim. Biophys. Acta 1992, 1132, 249-254
11. MacNaughton, J. B.; Moewes, A.; Lee, J. S.; Wettig, S. D.; Kraatz, H. B.; Ouyang, L. Z.; Ching, W. Y.; Kurmaev, E. Z. J. Chem. Phys. 2006, 110, 15742-15748
12. MacNaughton, J. B.; Kurmaev, E. Z.; Finkelstein, L. D.; Lee, J. S.; Wettig, S. D.; Moewes, A. Phys. Rev. B 2006, 73, 205114
13. Kato, H. S.; Furukawa, M.; Kawai, M.; Taniguchi, M.; Kawai, T.; Hatsui, T.; Kosugi, N. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 086403
14. Harada, Y.; Takeuchi, T.; Kino, H.; Fukushima, A.; Takakura, K.; Hieda, K.; Nakao, A.; Shin, S.; Fukuyama, H. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 13227-13231
15. Furukawa, M.; Kato, H. S.; Taniguchi, M.; Kawai, T.; Hatsui, T.; Kosugi, N.; Yoshida, T.; Aida, M.; Kawai, M. Phys. Rev. B 2007, 75, 045119
16. Hua, W.; Gao, B.; Li, S.; Ågren, H.; Luo, Y. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 13214-13222
17. Ferreira, K. N.; Iverson, T. M.; Maghlaoui, K.; Barber, J.; Iwata, S. Science 2004, 303, 1831-1838
18. Loll, B.; Kern, J.; Saenger, W.; Zouni, A.; Biesiadka, J. Nature 2005, 438, 1040-1044
19. Guskov, A.; Kern, J.; Gabdulkhakov, A.; Broser, M.; Zouni, A.; Saenger, W. J. Nat. Struct. Biol. 2009, 16, 334-341
20. Siegbahn, P. E. M. Chem.-Eur. J. 2008, 27, 8290-8302
21. Kok, B.; Forbush, B.; McGloin, M. Photochem. Photobiol. 1970, 11, 457-475
22. Yano, J.; Yachandra, V. K. Photosynth Res. 2007, 92, 298-303
23. Yachandra, V. K.; Sauer, K.; Klein, M. P. Chem. Rev. 1996, 96, 2927-2950
24. Jaszewski, A. R.; Stranger, R.; Pace, R. J. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 11223-11234
25. Jaszewski, A. R.; Petrie, S.; Stranger, R.; Pace, R. J. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 5699-5713
26. Messinger, J.; Robblee, J. H.; Bergmann, U.; Fernandez, C.; Glatzel, P.; Visser, H.; Cinco, R. M.; McFarlane, K. L.; Bellacchio, E.; Pizarro, S. A.; Cramer, S. P.; Sauer, K.; Klein, M. P.; Yachandra, V. K. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7804-7820
27. Iuzzolino, L.; Dittmer, J.; Dörner, W.; Meyer-Klaucke, W.; Dau, H. Biochemistry 1998, 37, 17112-17119
28. Siegbahn, P. E. M. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1871-1880
29. Slater, J. C. Quantum Theory of Molecules and Solids, Vol. IV; McGraw-Hill: New York, 1974.
30. Chong, D. P. Chem. Phys. Lett. 1995, 232, 486-490
31. Stener, M.; Lisini, A.; Decleva, P. Chem. Phys. 1995, 191, 141-154
32. Triguero, L.; Plashkevych, O.; Pettersson, L. G. M.; Ågren, H. J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 1999, 104, 195-207
33. Nyberg, M.; Luo, Y.; Triguero, L.; Pettersson, L. G. M.; Ågren, H. Phys. Rev. B 1999, 60, 7956-7960
34. Guo, J.-H.; Luo, Y.; Augustsson, A.; Kashtanov, S.; Rubensson, J.-E.; Shuh, D. K.; Ågren, H.; Nordgren, J. Phys. Rev. Lett. 2003, 91 157401
35. Cavalleri, M.; Naslund, L.-Å.; Edwards, D. C.; Wernet, P.; Ogasawara, H.; Myneni, S.; Ojamae, L.; Odelius, M.; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M. J. Chem. Phys. 2006, 124 194508
36. Ågren, H.; Carravetta, V.; Vahtras, O.; Pettersson, L. G. M. Theor. Chem. Acc. 1997, 97, 14-40
37. Yachandra, V. K.; DeRose, V. J.; Latimer, M. J.; Mukerji, I.; Sauer, K.; Klein, M. P. Science 1993, 260, 675-679
38. Frisch, M. J., Gaussian 09, Revision A.1; Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2009.
39. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-52
40. Umena, Y.; Kawakami, K.; Shen, J.-R.; Kamiya, N. Nature 2011, 473, 55-60
41. Schrödinger, LLC. Jaguar 5.5, Portland, OR 1991-2003.
42. Hermann, K. StoBe-deMon version 3.0, 2007.
43. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100
44. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824
45. Triguero, L.; Pettersson, L. G. M.; Ågren, H. Phys. Rev. B 1998, 58, 8097-8110
46. Kutzelnigg, W.; Fleischer, U.; Schindler, M. NMR Basic Principles and Progress; Springer-Verlag, Heidelberg, Germany, 1990; Vol. 23, p 16.
47. Gelius, U. Phys. Scr. 1974, 9, 133-147
48. Ågren, H. Int. J. Quantum Chem. 1991, 39, 455-486
49. Medinallanos, C.; Ågren, H.; Mikkelsen, K. V.; Jensen, H. J. Chem. Phys. 1989, 90, 6422-6435
50. Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M. Theor. Chem. Acc. 1997, 97, 72-80
51. Siegbahn, P. E. M. Curr. Opin. Chem. Biol. 2002, 6, 227-235
52. Visser, H.; Anxolabehere-Mallart, E.; Bergmann, U.; Glatzel, P.; Robblee, J. H.; Cramer, S. P.; Girerd, J. J.; Sauer, K.; Klein, M. P.; Yachandra, V. K. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7031-7039
53. Yachandra, V. K.; DeRose, V. J.; Latimer, M. J.; Sauer, K.; Klein, M. P. Jpn. J. Appl. Phys. 1993, 32, 523-526
54. de Groot, F.; Vankó, G.; Glatzel, P. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21 104207
55. Penner-Hahn, J. E.; Fronko, R. M.; Pecoraro, V. L.; Yochum, C. F.; Betts, S. D.; Bowlby, N. R. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2549-2557
56. Ono, T.; Noguchi, T.; Inoue, Y.; Kusunoki, M.; Matsushita, T.; Oyanagi, H. Science 1992, 258, 1335-1337
57. Roelofs, T. A.; Liang, W.; Latimer, M. J.; Cinco, R. M.; Rompel, A.; andrews, J. C.; Sauer, K.; Yachandra, V. K.; Klein, M. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 3335-3340
58. Dau, H.; Liebisch, P.; Haumann, M. Anal. Bioanal. Chem. 2003, 376, 562-583
59. Dau, H.; Liebisch, P.; Haumann, M. Phys. Scr. 2005, T115, 844-846
60. Siegbahn, K.; Nordling, C.; Johansson, G.; Hedman, J.; Hedén, P. F.; Hamrin, K.; Gelius, U.; Bergmark, T.; Werme, L. O.; Manne, R.; Baer, Y. ESCA applied to free molecules; North-Holland Publishing Co.: Amsterdam, 1969.
61. Guangde, T.; Rinkevicius, Z.; Vahtras, O.; Ågren, H.; Ekström, U.; Norman, P. Phys. Rev. A 2007, 76 022506
62. Besley, N. A.; Asmuruf, F. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 12024-12039
63. Privalov, T.; Gel'mukhanov, F.; Ågren, H. Phys. Rev. B 2001, 64 165116
64. Guangde, T.; Carravetta, V.; Vahtras, O.; Ågren, H. J. Chem. Phys. 2007, 127 174110
65. Tu, G.; Tu, Y.; Vahtras, O.; Ågren, H. Chem. Phys. Lett. 2008, 468, 294-298
66. Siegbahn, P. E. M. ChemPhysChem 2011, 12, 3274-3280