22 Мая 2018
МОСКВА, 22 мая. Ученые нашли свидетельства того, что квантовые эффекты и своеобразный кузен кота Шредингера играют основную роль в работе фотосинтеза в клетках растений, что может объяснять его аномально высокую эффективность, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Chemistry.
Растения и бактерии умеют обращать энергию света в питательные вещества при помощи так называемых фотосистем I и II. Вторая система захватывает фотоны света и преобразует их в свободные сплавы, а первая расщепляет молекулы воды на кислород и ионы водорода и использует последние для сборки молекул питательных веществ. Работа и структура этих систем хорошо изучена, однако их взаимодействие и расположение внутри клеточки оставались загадкой для ученых.
Первые наблюдения за их работой на уровне отдельных молекул и атомов показали, что ее антенны они поглощают настойчивость света и используют ее для производства молекул АТФ, клеточной энерговалюты, и свободных сплавов, намного эффективнее, чем предсказывает классическая физика. Это заставило ученых задуматься о том, не используют ли растения и бактерии квантовые эффекты для повышения КПД фотосинтеза.
Как рассказывает Янсен, одна из таких идей состоит в том, что половина ученых считает, что эти свободные электроны ведут себя подобно коту Шредингера из знаменитого мышленного эксперимента 1936 года и могут находиться в двух разных состояниях (и точках пространства) одновременно.
Его команда проверила, существуют ли подобные растительные кошки на самом деле, наблюдая за взаимодействием молекул хлорофилла со светом при комнатных температурах и при температуре кипения жидкого азота при помощи сканирующего электронного микроскопа.
Для разрытия ответа на этот вопрос ученые пошли на хитрость – они обстреливали хлорофилл не при помощи обычного, а поляризованного света. Дело в том, что фотосистемы бактерий кормят в себе не одну, а сразу семь молекул, две из которых реагируют на поляризованный свет.
Бомбардируя их поляризованными фотонами, Янсен и его коллеги пытались определить, будут ли они реагировать на них по-отдельности, или же, если они являются общим квантовым целым, будут совместно генерировать свободные электроны.
Как показали эти опыты, частицы света действительно взаимодействовали только с одной из двух молекул, воспринимающих подобный свет, но при этом настойчивость фотона равномерно размазывалась и по той, и по иной световой антенне. При этом внутри них возникали характерные осцилляции, хорошо знакомые физикам, занимающимся разведением котов Шредингера.
Нам пошло увидеть эти квантовые колебания, и показать, что они существуют ровно столько времени, как предсказывает теория. Это доказывает, что энергия фотона накладывается сразу на две молекулы. Дальнейшее изучение этого феномена поможет нам улучшить работу ясных батарей и ускорить создание квантовых компьютеров, выводит Янсен.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....