Розплутуючи квантовий клубок фотосинтезу

Фотосінтез - процес конвертації зеленими рослинами сонячного світла в електрохімічну енергію, відомий нам з шкільної лави. Майбутнє індустрії зеленої сонячної енергії сьогодні грунтується на цьому, відомому кожному школяреві, процесі. Вчені з університету Каліфорнії (University of California), вперше спостерігали за процесом, який лежить в основі фотосинтезу, під назвою квантова зчепленість.

Предидущіе експерименти, що проводилися физикохимик Грехемом Флемінгом (Graham Fleming), продемонстрували, що квантово-механічні ефекти, є ключем до розуміння здатності зелених рослин через фотосінтез, практично миттєво переміщати енергію від молекул, що збирають сонячне світло, до молекул системи електрохімічних перетворень. Нова команда, в яку входить і Грехем Флемінг, встановила, що зчепленість є частиною процесів фотосинтезу. Коли дві частинки розміром з квант, наприклад, пара електронів, "зчеплені", будь-яка зміна одного, негайно відобразиться на іншому, при цьому не важливо, наскільки вони віддалені один від одного. Хоча частинки фізично знаходяться на видаленні, вони діють як одне ціле.

"Вперше було продемонстровано, що зчепленість, є, мабуть, найяскравішим властивістю квантово-механічної системи, і присутній у всій системі електро-хімічних перетворень ", - розповів Мохан Саровар (Mohan Sarovar), з університету Берклі (UC Berkeley), - "Хоча і до цього проводилися дослідження сцепленности на деяких наближених до реальності моделях, це перше дослідження сцепленности на живих біологічних системах ".

Результати цього дослідження, знайдуть застосування не тільки в розвитку штучних систем фотосинтезу, в області створення поновлюваних, безвідходних джерел електрики, але і в розвитку квантових технологій. Наприклад, квантові комп'ютери можуть виконувати деякі операції в тисячі разів швидше звичайних комп'ютерів.

"Уроки, які ми винесемо з квантових аспектів збору сонячного світла в живій природі, можуть бути застосовані у створенні штучних систем фотосинтезу, які будуть навіть краще природних ", - заявив Саровар, -" Органічні структури систем збору світла та їх синтетичні аналоги, також можуть стати у пригоді у справі створення квантових комп'ютерів або інших квантових пристроїв, таких як дроти для передачі інформації.

Самое значний внесок, це дослідження внесло, мабуть, у викриття розхожого, в науковому співтоваристві, думки про нібито крихкості квантового зчеплення. Дослідники з Берклі продемонстрували, що зчеплення може стійко існувати в хаотичній середовищі біологічних систем.

Саровар, спільно з Флемінгом, видали статтю, що описує це дослідження в журналі Nature Physics, озаглавивши її "Квантова зчепленість в фотосинтетичних системах збору світла" (Quantum entanglement in photosynthetic light-harvesting complexes). Акіхіто Ішизакі (Akihito Ishizaki), є їх співавтором і входить в дослідницьку групу Флемінга.

Зеление рослини і певні бактерії здатні переміщати зібрану з світла енергію через мережу пігментованих протеїнових комплексів з практично 100% ефективністю. Швидкість - це ключ розгадки подібної ефективності, - переміщення сонячної енергії відбувається настільки швидко, що на нагрівання витрачається дуже мало енергії. У 2007 році, дослідницька група Флемінга повідомила про перші фактичних свідоцтвах того, що подібна миттєва передача енергії стала можливою завдяки напрочуд долговечному, волноподобному квантовому зчепленню. Тільки наші інформери новостей розкажуть про найсвіжіші новостях.

Орігінал (на англ. Мовою): Sciencedaily.com

• Ярко-синие «калийные пруды» в Юте заметили из космоса рядом с тёмно-зелёной рекой Колорадо
• Учёные создали самую подробную карту нейронных дендритов в мозге мыши
• В Египте обнаружен древний «крокодил с длинной мордой», который переписывает эволюцию рептилий
• Как животные получают свои «совершенно несовершенные» пятна и полосы
• Гипергравитация повышает продуктивность мха: японские учёные нашли ген, отвечающий за адаптацию
• Осы, которые умеют «ставить жизнь на паузу»: открытие может помочь замедлить старение у людей
• Против Дарвина: ученые обнаружили, что черви «переписали» свою ДНК, чтобы выжить на суше
• Зимний морской лёд усиливает способность Южного океана поглощать CO₂