Synthetically tuneable biomimetic artificial photosynthetic reaction centres that closely resemble the natural system in purple bacteria

Chemical Science

Volumn 7, Issue 10, 2016, Pages 6534-6550

  Lee, Sai Ho ^a   Blake, Iain M ^a   Larsen, Allan G ^a   McDonald, James A ^a   Ohkubo, Kei ^b   Fukuzumi, Shunichi ^c,d   Reimers, Jeffrey R ^a,e,f   Crossley, Maxwell J ^a  

^a UNIVERSITY OF SYDNEY   (Australia)

^b OSAKA UNIVERSITY   (Japan)

^c Ewha Womans University   (South Korea)

^d MEIJO UNIVERSITY   (Japan)

^e SHANGHAI UNIVERSITY   (China)

^f UNIVERSITY OF TECHNOLOGY SYDNEY   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION SPECTROSCOPY; AROMATIC COMPOUNDS; BACTERIA; BIOMIMETICS; ORGANIC SOLAR CELLS; PHOTOCHEMICAL REACTIONS; REACTION RATES; SOLAR CELLS;

CHARGE SEPARATIONS; ELECTRON-TRANSFER REACTIONS; FLEXIBLE MOLECULES; LIGHT-HARVESTING SYSTEMS; NANOSECOND TRANSIENT ABSORPTION; NATURAL SYSTEMS; PHOTOCHEMICAL STUDIES; PHOTOSYNTHETIC REACTION CENTRES;

PHOTOSYNTHESIS;

EID: 84988648673     PISSN: 20416520     EISSN: 20416539     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c6sc01076h     Document Type: Article

References (139)

1. S. Fukuzumi K. Ohkubo T. Suenobu Acc. Chem. Res. 2014 47 1455
2. G. Li R. Zhu Y. Yang Nat. Photonics 2012 6 153
3. H. Imahori T. Umeyama S. Ito Acc. Chem. Res. 2009 42 1809
4. D. Gust T. A. Moore A. L. Moore Acc. Chem. Res. 2009 42 1890
5. M. J. Llansola-Portoles, R. E. Palacios, D. Gust, T. A. Moore and A. L. Moore, in From Molecules to Materials: Pathways to Artificial Photosynthesis, 2015, p. 71
6. S. Zhou M. Yamamoto G. A. D. Briggs H. Imahori K. Porfyrakis J. Am. Chem. Soc. 2016 138 1313
7. T. Miura R. Tao S. Shibata T. Umeyama T. Tachikawa H. Imahori Y. Kobori J. Am. Chem. Soc. 2016 138 5879
8. G. J. Huang M. A. Harris M. D. Krzyaniak E. A. Margulies S. M. Dyar R. J. Lindquist Y. Wu V. V. Roznyatovskiy Y. L. Wu R. M. Young M. R. Wasielewski J. Phys. Chem. B 2016 120 756
9. M. Rudolf S. V. Kirner D. M. Guldi Chem. Soc. Rev. 2016 45 612
10. T. Higashino T. Yamada M. Yamamoto A. Furube N. V. Tkachenko T. Miura Y. Kobori R. Jono K. Yamashita H. Imahori Angew. Chem., Int. Ed. 2016 55 629
11. L. Martín-Gomis G. Rotas K. Ohkubo F. Fernández-Lázaro S. Fukuzumi N. Tagmatarchis A. Sastre-Santos Nanoscale 2015 7 7437
12. S. Fukuzumi, in Chemical Science of π-Electron Systems, ed., T. Akasada, A. Osuka, S. Fukuzumi, H. Kandori, and, Y. Aso, Springer, Japan, 2015, p. 529
13. R. C. Huber A. S. Ferreira R. Thompson D. Kilbride N. S. Knutson L. S. Devi D. B. Toso J. R. Challa Z. H. Zhou Y. Rubin B. J. Schwartz S. H. Tolbert Science 2015 348 1340
14. T. Kamimura K. Ohkubo Y. Kawashima S. Ozako K. I. Sakaguchi S. Fukuzumi F. Tani J. Phys. Chem. C 2015 119 25634
15. A. Arrigo A. Santoro F. Puntoriero P. P. Lainé S. Campagna Coord. Chem. Rev. 2015 304-305 109
16. M. Vizuete M. J. Gómez-Escalonilla M. Barrejón J. L. G. Fierro M. Zhang M. Yudasaka S. Iijima P. Atienzar H. García F. Langa Phys. Chem. Chem. Phys. 2016 18 1828
17. C. Stangel C. Schubert S. Kuhri G. Rotas J. T. Margraf E. Regulska T. Clark T. Torres N. Tagmatarchis A. G. Coutsolelos D. M. Guldi Nanoscale 2015 7 2597
18. S. V. Kirner C. Henkel D. M. Guldi J. D. Megiatto Jr. D. I. Schuster Chem. Sci. 2015 6 7293
19. S. V. Kirner D. M. Guldi J. D. Megiatto Jr. D. I. Schuster Nanoscale 2015 7 1145
20. M. Rudolf O. Trukhina J. Perles L. Feng T. Akasaka T. Torres D. M. Guldi Chem. Sci. 2015 6 4141
21. S. V. Kirner D. Arteaga C. Henkel J. T. Margraf N. Alegret K. Ohkubo B. Insuasty A. Ortiz N. Martín L. Echegoyen S. Fukuzumi T. Clark D. M. Guldi Chem. Sci. 2015 6 5994
22. L. Moreira J. Calbo R. M. Krick Calderon J. Santos B. M. Illescas J. Aragó J. F. Nierengarten D. M. Guldi E. Ortí N. Martín Chem. Sci. 2015 6 4426
23. O. Trukhina M. Rudolf G. Bottari T. Akasaka L. Echegoyen T. Torres D. M. Guldi J. Am. Chem. Soc. 2015 137 12914
24. D. Gust Faraday Discuss. 2015 185 9
25. J. Arero G. Kodis R. A. Schmitz D. D. Mendez-Hernandez T. A. Moore A. L. Moore D. Gust J. Porphyrins Phthalocyanines 2015 19 934
26. N. L. Bill M. Ishida Y. Kawashima K. Ohkubo Y. M. Sung V. M. Lynch J. M. Lim D. Kim J. L. Sessler S. Fukuzumi Chem. Sci. 2014 5 3888
27. V. M. Blas-Ferrando J. Ortiz K. Ohkubo S. Fukuzumi F. Fernández-Lázaro Á. Sastre-Santos Chem. Sci. 2014 5 4785
28. M. Supur Y. Kawashima Y. X. Ma K. Ohkubo C. F. Chen S. Fukuzumi Chem. Commun. 2014 50 15796
29. T. Zhang W. Lin Chem. Soc. Rev. 2014 43 5982
30. S. Pillai J. Ravensbergen A. Antoniuk-Pablant B. D. Sherman R. Van Grondelle R. N. Frese T. A. Moore D. Gust A. L. Moore J. T. M. Kennis Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 4775
31. V. Garg G. Kodis P. A. Liddell Y. Terazono T. A. Moore A. L. Moore D. Gust J. Phys. Chem. B 2013 117 11299
32. M. Maiuri J. J. Snellenburg I. H. M. Van Stokkum S. Pillai K. Wongcarter D. Gust T. A. Moore A. L. Moore R. Van Grondelle G. Cerullo D. Polli J. Phys. Chem. B 2013 117 14183
33. C. Zhou Q. Liu W. Xu C. Wang X. Fang Chem. Commun. 2011 47 2982
34. M. G. Alvarez C. Prucca M. E. Milanesio E. N. Durantini V. Rivarola Int. J. Biochem. Cell Biol. 2006 38 2092
35. X. F. Zhang W. Guo J. Photochem. Photobiol., A 2011 225 117
36. F. F. Sperandio S. K. Sharma M. Wang S. Jeon Y. Y. Huang T. Dai S. Nayka S. C. O. M. de Sousa L. Y. Chiang M. R. Hamblin Nanomed.: Nanotechnol., Biol. Med. 2013 9 570
37. Y. Chen D. Zhao Y. Liu Chem. Commun. 2015 51 12266
38. J. Shi L. Wang J. Gao Y. Liu J. Zhang R. Ma R. Liu Z. Zhang Biomaterials 2014 35 5771
39. Y. Y. Huang S. K. Sharma R. Yin T. Agrawal L. Y. Chiang M. R. Hamblin J. Biomed. Nanotechnol. 2014 10 1918
40. S. A. Dingsdag B. C. M. Yap N. Hunter M. J. Crossley Org. Biomol. Chem. 2015 13 98
41. A. P. N. Singh M. A. Harris R. M. Young S. A. Miller M. R. Wasielewski F. D. Lewis Faraday Discuss. 2015 185 105
42. Y. Takano T. Numata K. Fujishima K. Miyake K. Nakao W. D. Grove R. Inoue M. Kengaku S. Sakaki Y. Mori T. Murakami H. Imahori Chem. Sci. 2016 7 3331
43. J. G. Rohan Y. R. Citron A. C. Durrell L. E. Cheruzel H. B. Gray R. H. Grubbs M. Humayun K. L. Engisch V. Pikov R. H. Chow ACS Chem. Neurosci. 2013 4 585
44. H. Takakura R. Kojima M. Kamiya E. Kobayashi T. Komatsu T. Ueno T. Terai K. Hanaoka T. Nagano Y. Urano J. Am. Chem. Soc. 2015 137 4010
45. C. Schubert M. Wielopolski L.-H. Mewes G. d. M. Rojas C. van der Pol K. C. Moss M. R. Bryce J. E. Moser T. Clark D. M. Guldi Chem.-Eur. J. 2013 19 7575
46. G. Copley T. A. Moore A. L. Moore D. Gust Adv. Mater. 2013 25 456
47. L. Wibmer L. M. O. Lourenço A. Roth G. Katsukis M. G. P. M. S. Neves J. A. S. Cavaleiro J. P. C. Tomé T. Torres D. M. Guldi Nanoscale 2015 7 5674
48. R. E. Blankenship, Molecular mechanisms of photosynthesis, Blackwell Science, Oxford, 2002
49. W. W. Parson and A. Warshel, in The Purple Prototropic Bacteria, Springer, Dordrecht, 2009, p. 355
50. J. M. Warman M. P. d. Haas M. N. Paddon-Row E. Cotsaris N. S. Hush H. Oevering J. W. Verhoeven Nature 1986 320 615
51. M. R. Wasielewski D. G. Johnson W. A. Svec K. M. Kersey D. W. Minsek J. Am. Chem. Soc. 1988 110 7219
52. M. R. Wasielewski Chem. Rev. 1992 92 435
53. C. Luo D. M. Guldi H. Imahori K. Tamaki Y. Sakata J. Am. Chem. Soc. 2000 122 6535
54. D. Gust T. A. Moore A. L. Moore Acc. Chem. Res. 2001 34 40
55. Z. E. X. Dance Q. Mi D. W. McCamant M. J. Ahrens M. A. Ratner M. R. Wasielewski J. Phys. Chem. B 2006 110 25163
56. S. Fukuzumi Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 2283
57. B. D. Sherman M. D. Vaughn J. J. Bergkamp D. Gust A. L. Moore T. A. Moore Photosynth. Res. 2014 120 59
58. M. Malferrari A. Mezzetti F. Francia G. Venturoli Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2013 1827 328
59. A. G. Yakovlev V. A. Shuvalov J. Theor. Biol. 2014 343 92
60. K. Gibasiewicz M. Pajzderska A. Dobek J. Karolczak G. Burdzinski K. Brettel M. R. Jones Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 16321
61. K. Gibasiewicz M. Pajzderska A. Dobek K. Brettel M. R. Jones J. Phys. Chem. B 2013 117 11112
62. K. Gibasiewicz R. Białek M. Pajzderska J. Karolczak G. Burdziński M. R. Jones K. Brettel Photosynth. Res. 2016 1
63. A. C. Benniston Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 5739
64. K. Ohkubo S. Fukuzumi Bull. Chem. Soc. Jpn. 2009 82 303
65. Y. Pellegrin F. Odobel Coord. Chem. Rev. 2011 255 2578
66. S. Kirner M. Sekita D. M. Guldi Adv. Mater. 2014 26 1482
67. M. E. El-Khouly S. Fukuzumi F. D'Souza ChemPhysChem 2014 15 30
68. Z.-Y. Gu J. Park A. Raiff Z. Wei H.-C. Zhou ChemCatChem 2014 6 67
69. M. K. Panda K. Ladomenou A. G. Coutsolelos Coord. Chem. Rev. 2012 256 2601
70. S. Yang Z. Wu X. Wan J. Yan Progr. Chem. 2011 23 1123
71. R. Tange K. Inai T. Sagawa S. Yoshikawa J. Mater. Res. 2011 26 306
72. C. H. Chang D. Tiede J. Tang U. Smith J. Norris M. Schiffer FEBS Lett. 1986 205 82
73. J. P. Allen G. Feher T. O. Yeates H. Komiya D. C. Rees Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1987 84 5730
74. J. Deisenhofer H. Michel Science 1989 245 1463
75. S. G. Boxer R. A. Goldstein D. J. Lockhart T. R. Middendorf L. Takiff J. Phys. Chem. 1989 93 8280
76. P. Jordan P. Fromme H. T. Witt O. Klukas W. Saenger N. Krauss Nature 2001 411 909
77. A. Zouni H.-T. Witt J. Kern P. Fromme N. Krauss W. Saenger P. Orth Nature 2001 409 739
78. S.-H. Lee A. G. Larsen K. Ohkubo Z.-L. Cai J. R. Reimers S. Fukuzumi M. J. Crossley Chem. Sci. 2012 3 257
79. L. P. Dutton J. S. Leigh M. Seibert Biochem. Biophys. Res. Commun. 1972 46 406
80. M. C. Thurnauer J. J. Katz J. R. Norris Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1975 72 3270
81. A. J. Hoff Q. Rev. Biophys. 1984 17 153
82. M. Volk, A. Ogrodnik and M. E. Michel-Beyerle, in Anoxygenic photosynthetic bacteria, ed., R. E. Blankenship, M. T. Madigan, and, C. E. Bauer, Kluwer, Dordrecht, 1995, p. 595
83. A. Rao P. C. Y. Chow S. Gélinas C. W. Schlenker C. Z. Li H. L. Yip A. K. Y. Jen D. S. Ginger R. H. Friend Nature 2013 500 435
84. M. J. Crossley P. J. Sintic R. Walton J. R. Reimers Org. Biomol. Chem. 2003 1 2777
85. M. J. Crossley P. J. Sintic J. A. Hutchison K. P. Ghiggino Org. Biomol. Chem. 2005 3 852
86. J. A. Hutchison P. J. Sintic M. J. Crossley T. Nagamura K. P. Ghiggino Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 3478
87. J. A. Hutchison P. J. Sintic P. R. Brotherhood C. Scholes I. M. Blake K. P. Ghiggino M. J. Crossley J. Phys. Chem. C 2009 113 11796
88. J. R. Reimers N. S. Hush J. Am. Chem. Soc. 2004 126 4132
89. M. J. Crossley L. G. Mackay A. C. Try J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995 1925
90. P. R. Brotherhood R. A. S. Wu P. Turner M. J. Crossley Chem. Commun. 2007 225
91. D. M. Guldi Chem. Commun. 2000 321
92. H. Imahori Bull. Chem. Soc. Jpn. 2007 80 621
93. D. M. Guldi B. M. Illescas C. M. Atienza M. Wielopolski N. Martin Chem. Soc. Rev. 2009 38 1587
94. G. Feher J. P. Allen M. Y. Okamura D. C. Rees Nature 1989 339 111
95. M. J. Crossley A. C. Try R. Walton Tetrahedron Lett. 1996 37 6807
96. submitted
97. J. R. Reimers L. E. Hall M. J. Crossley N. S. Hush J. Phys. Chem. A 1999 103 4385
98. P. J. Sintic W. E Z. Ou J. Shao J. A. McDonald Z.-L. Cai K. M. Kadish M. J. Crossley J. R. Reimers Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 268
99. This article was unfortunately duplicated later in 10(4), p. 515-527, their note 10 P7328
100. W. E K. M. Kadish P. J. Sintic T. Khoury L. J. Govenlock Z. Ou J. Shao K. Ohkubo J. R. Reimers S. Fukuzumi M. J. Crossley J. Phys. Chem. A 2008 112 556
101. D. Curiel K. Ohkubo J. R. Reimers S. Fukuzumi M. J. Crossley Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 5260
102. K. Sendt L. A. Johnston W. A. Hough M. J. Crossley N. S. Hush J. R. Reimers J. Am. Chem. Soc. 2002 124 9299
103. M. J. Crossley P. L. Burn J. Chem. Soc., Chem. Commun 1991 1569
104. J. R. Reimers T. X. Lü M. J. Crossley N. S. Hush Chem. Phys. Lett. 1996 256 353
105. T. X. Lü J. R. Reimers M. J. Crossley N. S. Hush J. Phys. Chem. 1994 98 11878
106. T. Khoury M. J. Crossley New J. Chem. 2009 33 1076
107. A. Nattestad Y. Y. Cheng R. W. MacQueen T. F. Schulze F. W. Thompson A. J. Mozer B. Fueckel T. Khoury M. J. Crossley K. Lips G. G. Wallace T. W. Schmidt J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 2073
108. T. F. Schulze J. Czolk Y. Y. Cheng B. Fuckel R. W. MacQueen T. Khoury M. J. Crossley B. Stannowski K. Lips U. Lemmer A. Colsmann T. W. Schmidt J. Phys. Chem. C 2012 116 22794
109. Y. Y. Cheng B. Fueckel T. Khoury R. G. C. R. Clady M. J. Y. Tayebjee N. J. Ekins-Daukes M. J. Crossley T. W. Schmidt J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 1795
110. P. C. Dastoor C. R. McNeill H. Frohne C. J. Foster B. Dean C. J. Fell W. J. Belcher W. M. Campbell D. L. Officer I. M. Blake P. Thordarson M. J. Crossley N. S. Hush J. R. Reimers J. Phys. Chem. C 2007 111 15415
111. M. J. Crossley C. S. Sheehan T. Khoury J. R. Reimers P. J. Sintic New J. Chem. 2008 32 340
112. M. J. Crossley J. A. McDonald J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1999 2429
113. M. Maggini G. Scorrano M. Prato J. Am. Chem. Soc. 1993 115 9798
114. T. Drovetskaya C. A. Reed P. Boyd Tetrahedron Lett. 1995 36 7971
115. M. J. Crossley A. C. Try R. Walton Tetrahedron Lett. 1996 37 6807
116. M. J. Crossley T. W. Hambley L. G. Mackay A. C. Try R. Walton J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995 1077
117. M. J. Crossley L. J. Govenlock J. K. Prashar J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995 2379
118. Z. Ou W. E J. Shao P. L. Burn C. S. Sheehan R. Walton K. M. Kadish M. J. Crossley J. Porphyrins Phthalocyanines 2005 9 142
119. K. M. Kadish W. E P. J. Sintic Z. Ou J. Shao K. Ohkubo S. Fukuzumi L. J. Govenlock J. A. McDonald A. C. Try Z.-L. Cai J. R. Reimers M. J. Crossley J. Phys. Chem. B 2007 111 8762
120. M. J. Crossley L. A. Johnston Chem. Commun 2002 1122
121. P. Atkins and J. de Paula, Atkins' Physical Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 9th edn, 2010
122. M. Gouterman J. Mol. Spectrosc. 1961 6 138
123. R. L. Fulton M. Gouterman J. Chem. Phys. 1961 35 1059
124. R. L. Fulton M. Gouterman J. Chem. Phys. 1964 41 2280
125. M. Gouterman J. Chem. Phys. 1965 42 351
126. G. Fischer, Vibronic Coupling, Academic Press, London, 1984
127. E. K. L. Yeow P. J. Sintic N. M. Cabral J. N. H. Reek M. J. Crossley K. P. Ghiggino Phys. Chem. Chem. Phys. 2000 2 4281
128. H. Imahori K. Tamaki D. M. Guldi C. Luo M. Fujitsuka O. Ito Y. Sakata S. Fukuzumi J. Am. Chem. Soc. 2001 123 2607
129. K. Tamaki H. Imahori Y. Sakata Y. Nishimura I. Yamazaki Chem. Commun. 1999 625
130. S. I. Yang R. K. Lammi J. Seth J. A. Riggs T. Arai D. Kim D. F. Bocian D. Holten J. S. Lindsey J. Phys. Chem. B 1998 102 9426
131. K. Kilsa J. Kajanus J. Martensson B. Albinsson J. Phys. Chem. B 1999 103 7329
132. J. R. Reimers Z.-L. Cai R. Kobayashi M. Rätsep A. Freiberg E. Krausz Sci. Rep. 2013 3 2761
133. M. Rätsep Z.-L. Cai J. R. Reimers A. Freiberg J. Chem. Phys. 2011 134 024506
134. D. M. Guldi Chem. Soc. Rev. 2002 31 22
135. D. M. Guldi Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 1400
136. Y. Kashiwagi K. Ohkubo J. A. McDonald I. M. Blake M. J. Crossley Y. Araki O. Ito H. Imahori S. Fukuzumi Org. Lett. 2003 5 2719
137. K. Ohkubo P. J. Sintic N. V. Tkachenko H. Lemmetyinen W. E Z. Ou J. Shao K. M. Kadish M. J. Crossley S. Fukuzumi Chem. Phys. 2006 326 3
138. A. Warshel J. Phys. Chem. 1982 86 2218
139. J. R. Reimers J. M. Hughes N. S. Hush Biochemistry 2000 39 16185