Wystarczy jeden foton: ScienceAlert

Podczas fotosyntezy symfonia chemikaliów przekształca światło w energię potrzebną roślinom, algom i niektórym bakteriom. Naukowcy wiedzą teraz, że ta niezwykła reakcja wymaga najmniejszej możliwej ilości światła — tylko jednego Foton – na początek.

Zespół amerykańskich badaczy zajmujących się optyką i biologią kwantową wykazał, że może rozpocząć się pojedynczy foton Fotosynteza w fioletowych bakteriach Spiroidy Rhodobacteri są przekonani, że działa to na rośliny i glony, ponieważ wszystkie organizmy fotosyntetyzujące mają wspólnego ewolucyjnego przodka i podobne procesy.

Zespół twierdzi, że ich odkrycia poszerzają naszą wiedzę na temat fotosyntezy i doprowadzą do lepszego zrozumienia przecięcia fizyki kwantowej w szerokim zakresie złożonych systemów biologicznych, chemicznych i fizycznych, w tym paliw odnawialnych.

„Wykonano ogromną ilość pracy, teoretycznej i eksperymentalnej, na całym świecie, próbując zrozumieć, co dzieje się po wchłonięciu fotonu” On mówi Graham Fleming, biochemik z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.

„Ale zdaliśmy sobie sprawę, że nikt nie mówił o pierwszym kroku. To było pytanie, które nadal wymagało szczegółowej odpowiedzi”.

chlorofil Cząsteczki otrzymują fotony ze słońca, w wyniku czego elektron w chlorofilu zostaje wzbudzony i przekazywany innym cząsteczkom, tworząc budulec cukru, który dostarcza roślinom pożywienia i uwalnia tlen.

Słońce nie zasypuje nas zbyt dużą liczbą fotonów — w słoneczny dzień tylko około 1000 fotonów dociera do cząsteczki chlorofilu w ciągu sekundy — więc efektywność fotosyntezy w wykorzystywaniu światła słonecznego do produkcji cząsteczek bogatych w energię doprowadziła naukowców do przekonania, że ​​pojedynczy foton może rozpocząć tę reakcję.

„Natura wymyśliła bardzo sprytną sztuczkę” – powiedział Fleming On mówi.

Naukowcy skupili się na dobrze przebadanej strukturze białek u fioletowych bakterii, tzw lekkie żniwa 2 (LH2), może absorbować fotony o określonej długości fali.

Za pomocą specjalistycznych narzędzi stworzyli źródło fotonów, które z pojedynczego fotonu tworzyło parę fotonów o wyższej energii Spontaniczny limit konwersji w dół.

Schemat eksperymentu
Uproszczony schemat procedury eksperymentalnej w kompleksie LH2. (Janis i in Natura2023)

Podczas impulsu pierwszy foton, zwany „heroldem”, został zaobserwowany przez bardzo czuły detektor, co wskazuje na przybycie fotonu partnerskiego, który wchodził w interakcję z cząsteczkami LH2 w laboratoryjnej próbce fioletowych bakterii.

Kiedy foton o długości fali 800 nanometrów uderzył w pierścień cząsteczek w LH2, energia trafiła do drugiego pierścienia, który wyemitował fotony fluorescencyjne o długości fali 850 nanometrów.

W naturze ten transfer energii będzie trwał aż do rozpoczęcia fotosyntezy. Odnalezienie w laboratorium fotonu o długości fali 850 nanometrów było wyraźnym sygnałem, że proces ten się rozpoczął, zwłaszcza że struktury LH2 zostały oddzielone od innych części komórki.

Wyzwaniem było uporanie się z pojedynczymi fotonami, które łatwo stracić. Aby to obejść, naukowcy wykorzystali foton jako przewodnik.

„Myślę, że pierwszą rzeczą jest to, że ten eksperyment pokazał, że można robić rzeczy z pojedynczymi fotonami” On mówi Fizyk chemiczny Birgitta Wally z Berkeley. „Więc to jest bardzo ważny punkt”.

Korzystając z modelu rozkładu prawdopodobieństwa i algorytmu komputerowego, zespół przeanalizował ponad 17,7 miliarda zdarzeń wykrywania fotonów i 1,6 miliona zdarzeń wykrywania fotonów fluorescencyjnych.

Kompleksowa analiza oznacza, że ​​naukowcy są przekonani, że wyniki były spowodowane jedynie absorpcją pojedynczego fotonu i że żadne inne czynniki nie mogły mieć na to wpływu.

dużo Zaawansowane szukanie Kolejne etapy fotosyntezy obejmowały, po pochłonięciu światła, wysłanie potężnych, ultraszybkich impulsów laserowych do fotosyntetycznych cząsteczek.

„Istnieje ogromna różnica w intensywności między laserami a światłem słonecznym – typowa skupiona wiązka laserowa jest milion razy jaśniejsza niż światło słoneczne” – mówi. Wyjaśnić Quanwei Li, fizyk kwantowy i inżynier z Berkeley.

Pokazując, jak zachowują się poszczególne fotony podczas fotosyntezy, badania te dostarczają nam ważnych informacji o tym, jak działa naturalny proces konwersji energii. Technologie sztucznej fotosyntezy mogą pewnego dnia stać się kluczem do zrównoważonego przetrwania i rozwoju w kosmosie.

„Tak jak musisz zrozumieć każdą cząsteczkę, aby zbudować komputer kwantowy” – powiedział Lee DodaćMusimy zbadać właściwości ilościowe systemów żywych, aby je naprawdę zrozumieć i stworzyć wydajne systemy syntetyczne, które wytwarzają paliwa odnawialne.

Badanie to było wyjątkową okazją dla dwóch dziedzin naukowych, które normalnie nie współpracowałyby ze sobą, aby zastosować i połączyć techniki optyki kwantowej i biologii.

„Następną rzeczą jest to, co jeszcze możemy zrobić?” On mówi Willie.

„Naszym celem jest zbadanie transferu energii poszczególnych fotonów przez kompleks fotosyntezy w możliwie najkrótszych skalach przestrzennych i czasowych”.

Badania opublikowane w Natura.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

سكس صدر كبير porn-arab.net سكس جامد
video masaladesi dampxxx.org forced gangbang porn
punjbi dj com pornflex.org xnxx unblocked
mercy therapy comic hentaitgp.net yoroichi hentai
سكس محارم حقيقي arabianreps.com كس حمارة
افلام سكس فض غشاء البكارة sosiano.com صور زب متحركة
قصص سكس محارم مصور senkoy.net سكس تركى
indiansex university eroanal.net megha akash nude
karnatakasex pornjob.info cute teen fucking
hentaifox.con mobhentai.com what is shota hentai
hentai foxes hentai-pics.net tsuujou
blou film fucktube18.com www.elephant tube
نيك ورعان hailser.com سكس جارتى
maria clara at ibarra episode 42 teleseryes.net valerie conception
indian girl xvedios pornovuku.com punjabi sexyvideo