agava-1.jpg
Статистика

Популярное

Новое на сайте

Рослини використовують квантові ефекти для посилення фотосинтезу

Интересное

Фізикам вперше вдалося довести, що процеси фотосинтезу протікають при сприянні квантових ефектів - білкові "антени" у хлоропластах рослин і бактерій виявилися синхронізовані на квантовому рівні, що в кілька разів покращує ефективність захоплення фотонів та їх перетворення у електрони, йдеться в статті, опублікованій в журналі Science.

"Ми показали, що квантова когерентність є причиною високу ефективність перетворення фотонів в біологічних системах, навіть у ті часи, коли рослинам доводиться змінювати шляхи транспортування електронів під дією навколишнього середовища", - заявив Нік ван Хюлст (Niek van Hulst) з Інституту фотоніки в Барселоні (Іспанія).

Ван Хюлст і його колеги змогли вперше зафіксувати присутність квантових ефектів всередині компонентів системи фотосинтезу, створивши особливий мікроскоп, що дозволяє їм відслідковувати зміни в їх стані через фемтосекунду (10 в мінус 16 ступені секунди). За цей час світло встигає пройти відстань в декілька нанометрів, що дозволяє отримувати мікросвітлини молекул на різних етапах поглинання фотонів.

Вчені витягли молекули хлорофилловых "антен" і інших компонентів системи фотосинтезу з клітин пурпурових бактерій і простежили за тим, як вони будуть взаємодіяти зі світлом. Для цього вчені опромінювали їх фемтосекундними імпульсами світла, отримували знімки і спостерігали за тим, як змінювалося хімічний стан середовища. Виявилося, що молекули-"антени" були синхронізовані на квантовому рівні, працюючи як одне ціле протягом кількох сотень фемтосекунд.

За словами фізиків, це властивість допомагає цим компонентам системи фотосинтезу захоплювати фотони і використовувати їх енергію для транспортування вільних електронів навіть при різких змінах умов навколишнього середовища. Як вважають автори статті, ця властивість можна використовувати для багаторазового поліпшення ККД сонячних батарей в майбутньому, аж до 95% ефективності, яка характерна для рослин.