Фотосинтез в растениях проходит при содействии квантовых эффектов

Ученые установили, что фотосинтез в растениях проходит при содействии квантовых эффектов — белковые «антенны» в хлоропластах растений и бактерий оказались синхронизированы на квантовом уровне, что в несколько раз улучшает эффективность захвата фотонов и их преобразование в электроны, сообщает РИА «Новости» со ссылкой на Science.

Ник ван Хюлст из Института фотоники в Барселоне (Испания) и его коллеги смогли впервые зафиксировать присутствие квантовых эффектов внутри компонентов системы фотосинтеза, создав особый микроскоп, позволявший им отслеживать изменения в их состоянии через фемтосекунду (10 в минус 15-й степени секунды). За это время свет успевает пройти расстояние в несколько нанометров, что позволяет получать микроснимки молекул на разных этапах поглощения фотонов.

Ученые извлекли молекулы хлорофилловых «антенн» и других компонентов системы фотосинтеза из клеток пурпурных бактерий и проследили за тем, как они будут взаимодействовать со светом. Для этого ученые облучали их фемтосекундными импульсами света, получали снимки и наблюдали за тем, как менялось химическое состояние среды. Оказалось, что молекулы-«антенны» были синхронизированы на квантовом уровне, работая как одно целое в течение нескольких сотен фемтосекунд.

По словам физиков, это свойство помогает этим компонентам системы фотосинтеза захватывать фотоны и использовать их энергию для транспортировки свободных электронов даже при резких изменениях в условиях окружающей среды.