One order of magnitude increase of triplet state lifetime observed in deprotonated form selenium substituted uracil

文献情報

出版日 2021-12-01
DOI 10.1039/D1CP04811B
インパクトファクター 3.676
著者

Peipei Jin, Xueli Wang, Haifeng Pan


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要旨

Selenium nucleic acids possess unique properties and have been demonstrated to have a wide range of applications such as in DNA X-ray crystallography and novel medical therapies. However, as a heavy atom, selenium substitution may easily alter the photophysical properties of a nucleic acid by red-shifting the absorption spectra and introducing effective intersystem crossing to triplet excited states. In present work, the excited state dynamics of a naturally occurring selenium substituted uracil (2-selenuracil, 2SeU) is studied by using femtosecond transient absorption spectroscopy as well as quantum chemistry calculations. Ultrafast intersystem crossing to the lowest triplet state (T1) and effective non-radiative decay of this state to the ground state (S0) are demonstrated in the neutral form 2SeU. However, the triplet lifetime of the deprotonated form 2SeU is found to be almost one order of magnitude longer than that in the neutral one. Quantum chemistry calculations indicate that the short triplet lifetime in 2SeU is due to excited state population decay through a crossing point between T1 and S0. In the deprotonated form, shortening the N1–C2 bond length makes the structural distortion more difficult and brings a larger energy barrier on the pathway to the T1/S0 crossing point, resulting in one order of magnitude increase of the triplet state lifetime. Our study reveals one key factor to regulate the triplet lifetime of 2SeU and sets the stage to further investigate the photophysical and photochemical properties of 2SeU-containing DNA/RNA duplexes.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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