Fe3-xTixO4 nanoparticles as tunable probes of microbial metal oxidation

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 24, 2013, Pages 8896-8907

  Liu, Juan ^a   Pearce, Carolyn I ^a   Liu, Chongxuan ^a   Wang, Zheming ^a   Shi, Liang ^a   Arenholz, Elke ^b   Rosso, Kevin M ^a  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIAL ELECTRON TRANSFERS; BIOTECHNOLOGICAL APPLICATIONS; ELECTRON TRANSFER KINETICS; ENVIRONMENTAL SYSTEMS; MOLECULAR PATHWAYS; SITU X-RAY DIFFRACTION; THERMODYNAMIC DRIVING FORCES; X-RAY MAGNETIC CIRCULAR DICHROISM;

BACTERIA; ELECTRON TRANSITIONS; MAGNETITE NANOPARTICLES; NANOPARTICLES; NANOSTRUCTURED MATERIALS; OXIDATION; X RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY; X RAY DIFFRACTION;

IRON COMPOUNDS;

IRON; MAGNETITE NANOPARTICLE;

ADSORPTION; ARTICLE; BIOTRANSFORMATION; CIRCULAR DICHROISM; ELECTRON TRANSPORT; MOLECULAR PROBE; NONHUMAN; OXIDATION; SOLID STATE; X RAY DIFFRACTION;

BACTERIA; CYTOCHROME C GROUP; FERROSOFERRIC OXIDE; METALS; MODELS, MOLECULAR; NANOPARTICLES; OXIDATION-REDUCTION; TITANIUM;

EID: 84879372325     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja4015343     Document Type: Article

References (61)

1. Shemetov, A. A.; Nabiev, I.; Sukhanova, A. ACS Nano 2012, 6, 4585
2. Lowry, G. V.; Gregory, K. B.; Apte, S. C.; Lead, J. R. Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 6893
3. Moreau, J. W.; Weber, P. K.; Martin, M. C.; Gilbert, B.; Hutcheon, I. D.; Banfield, J. F. Science 2007, 316, 1600
4. Klaine, S. J.; Alvarez, P. J. J.; Batley, G. E.; Fernandes, T. F.; Handy, R. D.; Lyon, D. Y.; Mahendra, S.; McLaughlin, M. J.; Lead, J. R. Environ. Toxicol. Chem. 2008, 27, 1825
5. Sivula, K.; Le Formal, F.; Gratzel, M. ChemSusChem 2011, 4, 432
6. Glasscock, J. A.; Barnes, P. R. F.; Plumb, I. C.; Savvides, N. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 16477
7. Thomas, C. R.; Ferris, D. P.; Lee, J. H.; Choi, E.; Cho, M. H.; Kim, E. S.; Stoddart, J. F.; Shin, J. S.; Cheon, J.; Zink, J. I. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10623
8. Gupta, A. K.; Gupta, M. Biomaterials 2005, 26, 3995
9. Stanley, S. A.; Gagner, J. E.; Damanpour, S.; Yoshida, M.; Dordick, J. S.; Friedman, J. M. Science 2012, 336, 604
10. Ju-Nam, Y.; Lead, J. R. Sci. Total Environ. 2008, 400, 396
11. Smith, J. N.; Klein, J.; Minard, K.; Hostetler, K.; Pearce, C.; Pounds, J. In Society of Toxicology Conference Annual Meeting, San Francisco, CA, March 11-15, 2012; Society of Toxicology: Reston, VA.
12. Hochella, M. F.; Lower, S. K.; Maurice, P. A.; Penn, R. L.; Sahai, N.; Sparks, D. L.; Twining, B. S. Science 2008, 319, 1631
13. Wigginton, N. S.; Haus, K. L.; Hochella, M. F. J. Environ. Monit. 2007, 9, 1306
14. Pan, Y.; Du, X. W.; Zhao, F.; Xu, B. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2912
15. Miot, J.; Benzerara, K.; Morin, G.; Kappler, A.; Bernard, S.; Obst, M.; Ferard, C.; Skouri-Panet, F.; Guigner, J. M.; Posth, N.; Galvez, M.; Brown, G. E.; Guyot, F. Geochim. Cosmochim. Acta 2009, 73, 696
16. Emerson, D.; Fleming, E. J.; McBeth, J. M. Annu. Rev. Microbiol. 2010, 64, 561
17. Konhauser, K. O.; Kappler, A.; Roden, E. E. Elements 2011, 7, 89
18. Emerson, D.; Moyer, C. Appl. Environ. Microbiol. 1997, 63, 4784
19. Emerson, D.; Rentz, J. A.; Lilburn, T. G.; Davis, R. E.; Aldrich, H.; Chan, C.; Moyer, C. L. PLoS One 2007, 2, e667
20. Shi, L.; Rosso, K. M.; Zachara, J. M.; Fredrickson, J. K. Biochem. Soc. Trans. 2012, 40, 1261
21. Liu, J.; Wang, Z.; Belchik, S. M.; Edwards, M. J.; Liu, C.; Kennedy, D. W.; Merkley, E. D.; Lipton, M. S.; Butt, J. N.; Richardson, D. J.; Zachara, J. M.; Fredrickson, J. K.; Rosso, K. M.; Shi, L. Front. Microbiol. 2012, 3, 37
22. Weber, K. A.; Picardal, F. W.; Roden, E. E. Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 1644
23. Hansel, C. M.; Benner, S. G.; Neiss, J.; Dohnalkova, A.; Kukkadapu, R. K.; Fendorf, S. Geochim. Cosmochim. Acta 2003, 67, 2977
24. Cornell, R. M.; Schwertmann, U. The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and Uses, 2 nd ed.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2003.
25. Pearce, C. I.; Henderson, C. M. B.; Pattrick, R. A. D.; van der Laan, G.; Vaughan, D. J. Am. Mineral. 2006, 91, 880
26. Baer, D. R.; Grosz, A. E.; Ilton, E. S.; Krupka, K. M.; Liu, J.; Penn, R. L.; Pepin, A. Phys. Chem. Earth 2010, 35, 233
27. Pearce, C. I.; Liu, J.; Baer, D. R.; Qafoku, O.; Heald, S. M.; Arenholz, E.; Grosz, A. E.; McKinley, J. P.; Resch, C. T.; Bowden, M. E.; Engelhard, M. H.; Rosso, K. M. Geochim. Cosmochim. Acta 2013, in press.
28. Pankhurst, Q. A.; Connolly, J.; Jones, S. K.; Dobson, J. J. Phys. D: Appl. Phys. 2003, 36, R167
29. Mornet, S.; Vasseur, S.; Grasset, F.; Duguet, E. J. Mater. Chem. 2004, 14, 2161
30. Lee, J. H.; Jang, J. T.; Choi, J. S.; Moon, S. H.; Noh, S. H.; Kim, J. W.; Kim, J. G.; Kim, I. S.; Park, K. I.; Cheon, J. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 418
31. Mahmoudi, M.; Lynch, I.; Ejtehadi, M. R.; Monopoli, M. P.; Bombelli, F. B.; Laurent, S. Chem. Rev. 2011, 111, 5610
32. Pearce, C. I.; Qafoku, O.; Liu, J.; Arenholz, E.; Heald, S. M.; Kukkadapu, R. K.; Gorski, C. A.; Henderson, C. M. B.; Rosso, K. M. J. Colloid Interface Sci. 2012, 387, 24
33. Worm, H. U.; Banerjee, S. K. Geophys. Res. Lett. 1984, 11, 169
34. Tronc, E.; Jolivet, J. P.; Belleville, P.; Livage, J. Hyperfine Interact. 1989, 46, 637
35. Jolivet, J. P.; Tronc, E. J. Colloid Interface Sci. 1988, 125, 688
36. Sedlak, D. L.; Chan, P. G. Geochim. Cosmochim. Acta 1997, 61, 2185
37. Wehrli, B. In Aquatic Chemcial Kinetics: Reaction Rates of Processes in Natural Waters; Stumm, W., Ed.; Wiley: New York, 1990; p 311.
38. Liu, J.; Pearce, C. I.; Qafoku, O.; Arenholz, E.; Heald, S. M.; Rosso, K. M. Geochim. Cosmochim. Acta 2012, 92, 67
39. Liger, E.; Charlet, L.; Van Cappellen, P. Geochim. Cosmochim. Acta 1999, 63, 2939
40. Stumm, W.; Sulzberger, B. Geochim. Cosmochim. Acta 1992, 56, 3233
41. Sun, Z. X.; Su, F. W.; Forsling, W.; Samskog, P. O. J. Colloid Interface Sci. 1998, 197, 151
42. Pang, S. C.; Chin, S. F.; Anderson, M. A. J. Colloid Interface Sci. 2007, 311, 94
43. Gorski, C. A.; Scherer, M. M. Am. Mineral. 2010, 95, 1017
44. Neumann, A.; Hofstetter, T. B.; Skarpeli-Liati, M.; Schwarzenbach, R. P. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 4082
45. Neumann, A.; Hofstetter, T. B.; Lussi, M.; Cirpka, O. A.; Petit, S.; Schwarzenbach, R. P. Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 8381
46. Felmy, A. R.; Moore, D. A.; Rosso, K. M.; Qafoku, O.; Rai, D.; Buck, E. C.; Ilton, E. S. Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 3952
47. Peterson, M. L.; Brown, G. E.; Parks, G. A. Colloids Surf., A 1996, 107, 77
48. Latta, D. E.; Gorski, C. A.; Boyanov, M. I.; O'Loughlin, E. J.; Kemner, K. M.; Scherer, M. M. Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 778
49. Lilova, K. I.; Pearce, C. I.; Gorski, C.; Rosso, K. M.; Navrotsky, A. Am. Mineral. 2012, 97, 1330
50. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265
51. Gota, S.; Gautier-Soyer, M.; Sacchi, M. Phys. Rev. B 2000, 62, 4187
52. van der Laan, G.; Kirkman, I. W. J. Phys.: Condens. Matter 1992, 4, 4189
53. van der Laan, G.; Thole, B. T. Phys. Rev. B 1991, 43, 13401
54. Stookey, L. L. Anal. Chem. 1970, 42, 779
55. Johs, A.; Shi, L.; Droubay, T.; Ankner, J. F.; Liang, L. Biophys. J. 2010, 98, 3035
56. Wang, Z. M.; Liu, C. X.; Wang, X. L.; Marshall, M. J.; Zachara, J. M.; Rosso, K. M.; Dupuis, M.; Fredrickson, J. K.; Heald, S.; Shi, L. Appl. Environ. Microbiol. 2008, 74, 6746
57. Chen, C. T.; Idzerda, Y. U.; Lin, H. J.; Smith, N. V.; Meigs, G.; Chaban, E.; Ho, G. H.; Pellegrin, E.; Sette, F. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 152
58. Stohr, J. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1995, 75, 253
59. van der Laan, G.; Zaanen, J.; Sawatzky, G. A.; Karnatak, R.; Esteva, J. M. Phys. Rev. B 1986, 33, 4253
60. Arenholz, E.; Prestemon, S. O. Rev. Sci. Instrum. 2005, 76, 083908
61. Pattrick, R. A. D.; Van der Laan, G.; Henderson, C. M. B.; Kuiper, P.; Dudzik, E.; Vaughan, D. J. Eur. J. Mineral. 2002, 14, 1095