Skip to main content

Electron–Biomolecule Collision Studies Using the Schwinger Multichannel Method

  • Chapter
  • First Online:
Radiation Damage in Biomolecular Systems

Part of the book series: Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering ((BIOMEDICAL))

  • 1595 Accesses

Abstract

We review applications of the Schwinger multichannel method to low-energy electron collisions with polyatomic molecules of biological interest. After briefly describing the method, its implementation, and its strengths and limitations, we turn to a discussion of specific molecular systems, with an emphasis on studies related to radiation damage to DNA mediated by secondary electrons. Throughout, we situate our results in the context of calculated and experimental data on electron scattering, dissociative attachment, and other relevant processes.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 129.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 169.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD 169.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

References

  1. B. C. Garrett et al., Chem. Rev. 105, 355 (2005)

    Article  Google Scholar 

  2. L. Sanche, Eur. Phys. J. D 35, 367 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. B. BoudaĂŻffa, P. Cloutier, D. Hunting, M. A. Huels, L. Sanche, Science 287, 1658 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. B. Boudaïffa, P. Cloutier, D. Hunting, M. A. Huels, L. Sanche, Radiat. Res. 157, 227 (2002)

    Article  Google Scholar 

  5. M. A. Huels, B. Boudaïffa, P. Cloutier, D. Hunting, L. Sanche, J. Am. Chem. Soc. 125, 4467 (2003)

    Article  Google Scholar 

  6. Y. Zheng, P. Cloutier, D. J. Hunting, L. Sanche, J. R. Wagner, J. Am. Chem. Soc. 127, 16592 (2005)

    Article  Google Scholar 

  7. X. Pan, L. Sanche, Phys. Rev. Lett. 94, 198104 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. M.-A. Hervé du Penhoat, M. A. Huels, P. Cloutier, J.-P. Jay-Gerin, L. Sanche, J. Chem. Phys. 114, 5755 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. M. A. Huels, I. Hahndorf, E. Illenberger, L. Sanche, J. Chem. Phys. 108, 1309 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. H. Abdoul-Carime, M. A. Huels, E. Illenberger, L. Sanche, J. Am. Chem. Soc. 123, 5354 (2001)

    Article  Google Scholar 

  11. H. Abdoul-Carime, P. Cloutier, L. Sanche, Radiat. Res. 155, 625 (2001)

    Article  Google Scholar 

  12. R. Abouaf, J. Pommier, H. Dunet, Int. J. Mass Spectrom. 226, 397 (2003)

    Article  Google Scholar 

  13. S. Denifl, S. Ptasinska, M. Cingel, S. Matejcik, P. Scheier, T. D. Märk, Chem. Phys. Lett. 377, 74 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. S. Gohlke, H. Abdoul-Carime, E. Illenberger, Chem. Phys. Lett. 380, 595 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. G. Hanel, B. Gstir, S. Denifl, P. Scheier, M. Probst, B. Farizon, M. Farizon, E. Illenberger, T. D. Märk, Phys. Rev. Lett. 90, 188104 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. A. M. Scheer, K. Aflatooni, G. A. Gallup, P. D. Burrow, Phys. Rev. Lett. 92, 068102 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. H. Abdoul-Carime, S. Gohlke, E. Illenberger, Phys. Rev. Lett. 92, 168103 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. S. Denifl, S. Ptasińska, M. Probst, J. Hrušak, P. Scheier, T. D. Märk, J. Phys. Chem. A 108, 6562 (2004)

    Article  Google Scholar 

  19. S. Denifl, S. Matejcik, S. Ptasinksa, B. Gstir, M. Probst, P. Scheier, E. Illenberger, T. D. Mark, J. Chem. Phys. 120, 704 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. S. Denifl, S. Ptasińska, G. Hanel, B. Gstir, M. Probst, P. Scheier, T. D. Märk, J. Chem. Phys. 120, 6557 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. S. Feil, K. Gluch, S. Matt-Leubner, P. Scheier, J. Limtrakul, M. Probst, H. Deutsch, K. Becker, A. Stamatovic, T. D. Märk, J. Phys. B 37, 3013 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. H. Abdoul-Carime, J. Langer, M. A. Huels, E. Illenberger, Eur. Phys. J. D 35, 399 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. R. Abouaf, H. Dunet, Eur. Phys. J. D 35, 405 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  24. K. Aflatooni, A. M. Scheer, P. D. Burrow, Chem. Phys. Lett. 408, 426 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  25. A. M. Scheer, C. Silvernail, J. A. Belot, K. Aflatooni, G. A. Gallup, P. D. Burrow, Chem. Phys. Lett. 411, 46 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. S. Ptasińska, S. Denifl, V. Grill, T. D. Märk, P. Scheier, S. Gohlke, M. A. Huels, E. Illenberger, Angew. Chem. Int. Ed. 44, 1647 (2005)

    Article  Google Scholar 

  27. S. Ptasińska, S. Denifl, B. Mróz, M. Probst, V. Grill, E. Illenberger, P. Scheier, T. D. Märk, J. Chem. Phys. 123, 124302 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. S. Ptasinska, S. Denifl, P. Scheier, E. Illenberger, T. D. Märk, Angew. Chem. Int. Ed. 44, 6941 (2005)

    Article  Google Scholar 

  29. S. Ptasińska, S. Denifl, V. Grill, T. D. Märk, E. Illenberger, P. Scheier, Phys. Rev. Lett. 95, 093201 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. P. D. Burrow, G. A. Gallup, A. M. Scheer, S. Denifl, S. Ptasinska, T. Märk, P. Scheier, J. Chem. Phys. 124, 124310 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. K. Aflatooni, A. M. Scheer, P. D. Burrow, J. Chem. Phys. 125, 054301 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. D. Huber, M. Beikircher, S. Denifl, F. Zappa, S. Matejcik, A. Bacher, V. Grill, T. D. Märk, P. Scheier, J. Chem. Phys. 125, 084304 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. I. I. Shafranyosh, M. I. Sukhoviya, M. I. Shafranyosh, J. Phys. B 39, 4155 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. S. Denifl, F. Zappa, I. Mähr, J. Lecointre, M. Probst, T. D. Märk, P. Scheier, Phys. Rev. Lett. 97, 043201 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. S. Denifl, F. Zappa, A. Mauracher, F. F. da Silva, A. Bacher, O. Echt, T. D. Märk, D. K. Bohme, P. Scheier, ChemPhysChem 10, 1387 (2008)

    Article  Google Scholar 

  36. S. Denifl, P. Sulzer, F. Zappa, S. Moser, B. Kräutler, O. Echt, D. K. Bohme, T. D. Märk, P. Scheier, Int. J. Mass Spectrom. 277, 296 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. J. Kopyra, C. Koenig-Lehmann, E. Illenberger, Int. J. Mass Spectrom. 281, 89 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. D. Antic, L. Parenteau, M. Lepage, L. Sanche, J. Phys. Chem. B 103, 6611 (1999)

    Article  Google Scholar 

  39. D. Antic, L. Parenteau, L. Sanche, J. Phys. Chem. B 104, 4711 (2000)

    Article  Google Scholar 

  40. S. Ptasińska, S. Denifl, P. Scheier, T. D. Märk, J. Chem. Phys. 120, 8505 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. S.-P. Breton, M. Michaud, C. Jäggle, P. Swiderek, L. Sanche, J. Chem. Phys. 121, 11240 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. P. Sulzer, S. Ptasinska, F. Zappa, B. Mielewska, A. R. Milosavljevic, P. Scheier, T. D. Märk, I. Bald, S. Gohlke, M. A. Huels, E. Illenberger, J. Chem. Phys. 125, 044304 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  43. I. Bald, J. Kopyra, E. Illenberger, Angew. Chem. Int. Ed. 45, 4851 (2006)

    Article  Google Scholar 

  44. I. Bald, J. Kopyra, I. Dabkowska, E. Antonsson, E. Illenberger, J. Chem. Phys. 126, 074308 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. X. Pan, L. Sanche, Chem. Phys. Lett. 421, 404 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. C. König, J. Kopyra, I. Bald, E. Illenberger, Phys. Rev. Lett. 97, 018105 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  47. H. Abdoul-Carime, S. Gohlke, E. Fischbach, J. Scheike, E. Illenberger, Chem. Phys. Lett. 387, 267 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  48. S. Ptasińska, S. Denifl, S. Gohlke, P. Scheier, E. Illenberger, T. D. Märk, Angew. Chem. Int. Ed. 45, 1893 (2006)

    Article  Google Scholar 

  49. X. Li, M. D. Sevilla, L. Sanche, J. Am. Chem. Soc. 125, 13668 (2003)

    Article  Google Scholar 

  50. J. Berdys, I. Anusiewicz, P. Skurski, J. Simons, J. Phys. Chem. A 108, 2999 (2004)

    Article  Google Scholar 

  51. J. Simons, Acc. Chem. Res. 39, 772 (2006)

    Article  Google Scholar 

  52. X. Li, M. D. Sevilla, Adv. Quantum Chem. 52, 59 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  53. R. H. D. Lyngdoh, H. F. Schaefer III, Acc. Chem. Res. 42, 563 (2009)

    Article  Google Scholar 

  54. K. Takatsuka, V. McKoy, Phys. Rev. A 24, 2473 (1981)

    Article  ADS  MathSciNet  Google Scholar 

  55. K. Takatsuka, V. McKoy, Phys. Rev. A 30, 1734 (1984)

    Article  ADS  Google Scholar 

  56. J. Schwinger, Phys. Rev. 72, 742 (1947)

    Google Scholar 

  57. N. Ostlund, Chem. Phys. Lett. 34, 419 (1975)

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. D. K. Watson, V. McKoy, Phys. Rev. A 20, 1474 (1979)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. P. G. Hipes, C. Winstead, V. McKoy, in Proceedings of the Fifth Distributed Memory Computing Conference, ed. by D. W. Walker, Q. F. Stout (IEEE Computer Society, Los Alamitos, 1990), p. 498

    Chapter  Google Scholar 

  60. C. Winstead, V. McKoy, Adv. At., Mol., Opt. Phys. 36, 183 (1996)

    Google Scholar 

  61. C. Winstead, V. McKoy, Comput. Phys. Commun. 128, 386 (2000)

    Article  MATH  ADS  Google Scholar 

  62. R. Barrios, P. Skurski, J. Simons, J. Phys. Chem. B 106, 7991 (2002)

    Article  Google Scholar 

  63. J. Berdys, P. Skurski, J. Simons, J. Phys. Chem. B 108, 5800 (2004)

    Article  Google Scholar 

  64. I. Anusiewicz, J. Berdys, M. Sobczyk, P. Skurski, J. Simons, J. Phys. Chem. A 108, 11381 (2004)

    Article  Google Scholar 

  65. K. Aflatooni, G. A. Gallup, P. D. Burrow, J. Phys. Chem. A 102, 6205 (1998)

    Article  Google Scholar 

  66. F. A. Gianturco, R. R. Lucchese, J. Chem. Phys. 120, 7446 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  67. S. Tonzani, C. H. Greene, J. Chem. Phys. 124, 054312 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. S. Tonzani, C. H. Greene, J. Chem. Phys. 122, 014111 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. P. D. Burrow, J. Chem. Phys. 122, 087105 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  70. G. A. Gallup I. I. Fabrikant, Phys. Rev. A 83, 012706 (2011)

    Google Scholar 

  71. C. Winstead, V. McKoy, J. Chem. Phys. 125, 174304 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. F. A. Gianturco, F. Sebastianelli, R. R. Lucchese, I. Baccarelli, N. Sanna, J. Chem. Phys. 128, 174302 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  73. C. Winstead, V. McKoy, J. Chem. Phys. 129, 077101 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  74. F. A. Gianturco, F. Sebastianelli, R. R. Lucchese, I. Baccarelli, N. Sanna, J. Chem. Phys. 131, 249901 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  75. A. Dora, J. Tennyson, L. Bryjko, T. van Mourik, J. Chem. Phys. 130, 164307 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  76. C. Winstead, V. McKoy, S. d’A. Sanchez, J. Chem. Phys. 127, 085105 (2007)

    Google Scholar 

  77. B. H. Lengsfield III, T. N. Rescigno, C. W. McCurdy, Phys. Rev. A 44, 4296 (1991)

    Article  ADS  Google Scholar 

  78. T. N. Rescigno, D. A. Byrum, W. A. Isaacs, C. W. McCurdy, Phys. Rev. A 60, 2186 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  79. C. Winstead, V. McKoy, Phys. Rev. A 57, 3589 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  80. R. Abouaf, J. Pommier, H. Dunet, P. Quan, P.-C. Nam, M. T. Nguyen, J. Chem. Phys. 121, 11668 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  81. R. Abouaf, J. Pommier, H. Dunet, Chem. Phys. Lett. 381, 486 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  82. C. M. Marian, F. Schneider, M. Kleinschmidt, J. Tatchen, Eur. Phys. J. D 20, 357 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  83. I. Nenner, G. J. Schulz, J. Chem. Phys. 62, 1747 (1975)

    Article  ADS  Google Scholar 

  84. M. Allan, Helvet. Chim. Acta 65, 2008 (1982)

    Article  Google Scholar 

  85. C. Winstead, V. McKoy, Phys. Rev. Lett. 98, 113201 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  86. C. Winstead, V. McKoy, Phys. Rev. A 76, 012712 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  87. F. Martin, P. D. Burrow, Z. Cai, P. Cloutier, D. Hunting, L. Sanche, Phys. Rev. Lett. 93, 068101 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  88. C. Winstead, V. McKoy, J. Chem. Phys. 125, 244302 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  89. W. Chin, M. Mons, I. Dimicoli, F. Piuzzi, B. Tardivel, M. Elhaine, Eur. Phys. J. D 20, 347 (2002), and references therein

    Google Scholar 

  90. Chr. Plützer, E. Nir, M. S. de Vries, K. Kleinermanns, Phys. Chem. Chem. Phys. 3, 5466 (2001)

    Google Scholar 

  91. A. R. Milosavljević, F. Blanco, D. Šević, G. García, B. P. Marinković, Eur. Phys. J. D 40, 107 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  92. P. Możejko, L. Sanche, Radiat. Phys. Chem. 73, 77 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  93. P. Możejko, A. Domaracka, E. Ptasińska-Denga, Cz. Szmytkowski, Chem. Phys. Lett. 429, 378 (2006)

    Google Scholar 

  94. V. M. Rayón, J. A. Sordo, J. Chem. Phys. 122, 204303 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  95. C. Winstead, V. McKoy, J. Chem. Phys. 125, 074302 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  96. C. N. Trevisan, A. E. Orel, T. N. Rescigno, J. Phys. B 39, L255 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  97. D. Bouchiha, J. D. Gorfinkiel, L. G. Caron, L. Sanche, J. Phys. B 39, 975 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  98. S. Tonzani, C. H. Greene, J. Chem. Phys. 125, 094504 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  99. C. J. Colyer, V. Vizcaino, J. P. Sullivan, M. J. Brunger, S. J. Buckman, New J. Phys. 9, 41 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  100. M. Allan, J. Phys. B 40, 3531 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  101. M. Dampc, A. Milosavljević, I. Linert, B. P. Marinković, M. Zubek, Phys. Rev. A 75, 042710 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  102. I. Baccarelli, F. A. Gianturco, A. Grandi, N. Sanna, R. R. Lucchese, I. Bald, J. Kopyra, E. Illenberger, J. Am. Chem. Soc. 129, 6269 (2007)

    Article  Google Scholar 

  103. L. P. Guler, Y.-Q. Yu, H. I. Kenttämaa, J. Phys. Chem. A 106, 6754 (2002)

    Article  Google Scholar 

  104. M. Jetzki, R. Signorell, J. Chem. Phys. 117, 8063 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  105. T. Sommerfeld, J. Chem. Phys. 126, 124301 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  106. V. Vizcaino, J. Roberts, J. P. Sullivan, M. J. Brunger, S. J. Buckman, C. Winstead, V. McKoy, New J. Phys. 10, 053002 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  107. A. R. Milosavljević, A. Giuliani, D. Šević, M.-J. Hubin-Franskin, B. P. Marinković, Eur. Phys. J. D 35, 411 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  108. A. R. Milosavljević, F. Blanco, J. B. Maljković, D. Šević, G. García, B. P. Marinković, New J. Phys. 10, 103005 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  109. I. Baccarelli, N. Sanna, F. A. Gianturco, F. Sebastianelli, J. Phys. Conf. Ser. 115, 012009 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  110. I. Baccarelli, F. Sebastianelli, F. A. Gianturco, N. Sanna, Eur. Phys. J. D 51, 131 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  111. I. Baccarelli, F. A. Gianturco, A. Grandi, N. Sanna, Int. J. Quantum Chem. 108, 1878 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  112. B. C. Ibanescŭ, O. May, A. Monney, M. Allan, Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 3163 (2007)

    Google Scholar 

  113. G. A. Gallup, P. D. Burrow, I. I. Fabrikant, Phys. Rev. A 79, 042701 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  114. G. A. Gallup, P. D. Burrow, I. I. Fabrikant, Phys. Rev. A 80, 046702 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  115. M. Allan, J. Phys. B 39, 2939 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  116. J. Berdys, I. Anusiewicz, P. Skurski, J. Simons, J. Am. Chem. Soc. 126, 6441 (2004)

    Article  Google Scholar 

  117. P. D. Burrow, G. A. Gallup, A. Modelli, J. Phys. Chem. A 112, 4106 (2008)

    Article  Google Scholar 

  118. C. Winstead, V. McKoy, Int. J. Mass Spectrom. 277, 279 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  119. L. Bryjko, T. van Mourik, A. Dora, J. Tennyson, J. Phys. B 43, 235203 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  120. B. Gamoke, D. Neff, J. Simons, J. Phys. Chem. A 113, 5677 (2009)

    Article  Google Scholar 

  121. T. M. Orlando, D. Oh, Y. Chen, A. B. Aleksandrov, J. Chem. Phys. 128, 195102 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  122. L. Caron, L. Sanche, S. Tonzani, C. H. Greene, Phys. Rev. A 78, 042710 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  123. L. Caron, L. Sanche, S. Tonzani, C. H. Greene, Phys. Rev. A 80, 012705 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

This work was supported by the Chemical Sciences, Geosciences, and Biosciences Division, Office of Basic Energy Sciences, Office of Science, US Department of Energy. Use of the Jet Propulsion Laboratory’s Supercomputing and Visualization Facility is gratefully acknowledged. We thank our experimental and theoretical collaborators, in particular Stephen Buckman (Australian National University), Michael Brunger (Flinders University), and Sergio Sanchez (Federal University of Paraná) for their valuable contributions to the work reported here.

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Vincent McKoy .

Editor information

Editors and Affiliations

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2012 Springer Science+Business Media B.V.

About this chapter

Cite this chapter

Winstead, C., McKoy, V. (2012). Electron–Biomolecule Collision Studies Using the Schwinger Multichannel Method. In: García Gómez-Tejedor, G., Fuss, M. (eds) Radiation Damage in Biomolecular Systems. Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-007-2564-5_5

Download citation

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-2564-5_5

  • Published:

  • Publisher Name: Springer, Dordrecht

  • Print ISBN: 978-94-007-2563-8

  • Online ISBN: 978-94-007-2564-5

  • eBook Packages: Physics and AstronomyPhysics and Astronomy (R0)

Publish with us

Policies and ethics