Революция в биологии: фотосинтез — это квантовый процесс!

Эффективное преобразование солнечной энергии в химическое вещество с возможностью последующего хранения является мечтой многих инженеров. Nature уже нашла идеальное решение миллиардов лет назад с фотосинтезом. Солнечный свет в растениях становится химической энергией мгновенно и почти без потерь. Новое исследование показывает, что квантовая механика играет ведущую роль в этом процессе.

Феномен квантовой суперпозиции не может быть полностью понят с точки зрения классической физики. Тем не менее, он постоянно проявляется в зеленых растениях и других фотосинтетических организмах, таких как бактерии. В то же время точный механизм еще не был описан учеными, пишет Science Daily.

Профессор Юрген Хауэр и его коллеги из технического университета Мюнхена, Германия, сделали первый шаг к пониманию механизмов хлорофилла — пигмента, который придает растениям зеленый цвет. Применение результатов этих исследований в искусственных системах фотосинтеза может помочь повысить эффективность использования солнечной энергии.

«Когда свет поглощается в листьях, например, энергия возбуждения электронов распределяется между несколькими условиями каждой возбужденной молекулы хлорофилла; Это называется суперпозицией возбужденных государств », — говорит Юрген Хауэр.

Немецкие ученые исследуют две области оптического диапазона электромагнитного спектра, в котором хлорофилл поглощает свет: область низкой энергии Q между желтым и красным оранжевым и высокоэнергетическим областями B между синим и зеленым. Первая область состоит из двух разных электронных условий, соединенных квантовой механикой. Это соединение обеспечивает перенос энергии без потерь в молекуле. Затем система успокаивается «охлаждением», т.е. Высвобождение энергии в форме тепла.

Лабораторные эксперименты с прототипами и компьютерным моделированием, выполняемыми учеными, доказывают, что квантовыемеханические эффекты оказывают решающее влияние на биологические процессы.