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Elle parle photosynthèse Je crois que tout le monde connaît. Nous avons appris dans les manuels scolaires, c'est la réaction d'une plante ou d'autres organismes convertissent la lumière solaire en énergie chimique. Vous pourriez penser que nous aurions dû être bien au courant de la photosynthèse, mais ce n'est pas vrai. Pour les scientifiques, même le plus concept de base, est encore possible de creuser de nouvelles découvertes, la photosynthèse ne fait pas exception.

la photosynthèse des plantes. Source: Wikipedia

21 mai - le magazine "Nature Chemistry" a publié une nouvelle étude. Les scientifiques ont découvert des molécules impliquées dans la photosynthèse peut être comme une matière non vivante, ils présentent les mêmes effets quantiques. Bien Avant cela, des études ont souligné que la cohérence quantique joue un rôle important dans le processus de transfert d'énergie de la photosynthèse. Mais ce temps, les scientifiques Pour la première fois confirmé l'existence d'effets quantiques dans les systèmes vivants impliqués dans la photosynthèse . L'étude non seulement nous aider à mieux comprendre les plantes, le soleil et beaucoup de choses qui y sont associés, peuvent aussi apporter la technologie fraîche nouvelle pour nous.

Quantum conundrum

Tout au long, la recherche liée aux effets quantiques dans les systèmes biologiques a été controversé. Pour la plupart des gens, la mécanique quantique est beaucoup plus étrange que la photosynthèse. En particulier, il est vraiment trop étrange. Feynman a dit: « Je peux dire avec certitude que ne comprend vraiment la mécanique quantique. » Pour expliquer cette théorie bizarre, nous utilisons souvent une histoire maintenant familière - Le chat de Schrodinger .

Autrement dit, le chat de Schrödinger est sur une telle histoire: un chat est enfermé dans une boîte contenant des substances toxiques à l'intérieur. Si le plafond des substances toxiques est contrôlée par un système quantique, il peut en même temps dans un état d'ouverture ou de fermeture, cela signifie qu'il ya un chat dans la « vie » et « mort » des états mixtes. Jusqu'à ce que nous avons ouvert la boîte et les observer, cette caractéristique étrange va s'effondrer, la réalité va « choisir » un état, de sorte que le chat est soit vivant ou mort. Telle est précisément la description du comportement des électrons. Électronique peut être dans deux états simultanément, jusqu'à ce qu'ils soient mesurés.

Les effets quantiques se produit habituellement dans de très petites particules, mais devait aussi être à un laboratoire relativement parfait, on peut vraiment observer cet effet. Par conséquent, d'une vie et des systèmes quantiques chaotiques trouvés dans le singulier phénomène humide est une chose très difficile.

fou moléculaire

Fenna-Matthews-Olson (FMO) est un composé 7 La molécule photosensible La composition composite, il est bactéries vertes sulfureuses Pendant le processus de la photosynthèse jouent un rôle clé composante. Les scientifiques FMO a été l'observation magnifié, c'est un chercheur très attendu, parce que nous savons depuis longtemps que sa structure, et il est très facile à utiliser.

FMO structure composite: études cristallographiques ont constaté que les sous-unités protéiques contenant sept (huit modifiés) la structure des molécules d'bactériochlorine bien définies (BCHI). Source:

en Les premières études Les scientifiques ont constaté que le signal indique que Les éléments photosensibles peuvent être excités simultanément à deux états . En soi, cela prouve l'existence d'effets de la mécanique quantique. , Beaucoup plus longtemps dans ces expériences, cependant, cet effet dure plus de 1 picoseconde (0,000000000001 secondes) que le temps prévu en fonction de la mécanique quantique en. Mais de nouvelles recherches sur pointe, Des études antérieures rapportées dans l'effet quantique est que des molécules de vibration classique, quantique et il n'a pas d'importance .

Mais au fil des années, les chercheurs ont travaillé sur la possibilité de la biologie quantique d'excitation. Par conséquent, après les premières expériences réfutent, ils continuent à explorer, à essayer de comprendre si nous pouvons vraiment dans un système biologique, observé le phénomène de « chat de Schrodinger » comme cela.

moléculaires superpositions

En conséquence, ils l'ont fait! En utilisant ce qu'on appelle spectroscopie électronique à deux dimensions La technologie, les chercheurs ont utilisé différentes polarisations de bactéries de soufre vert clair ont été mesurés. A deux photons exciter ces molécules, mais l'énergie est superposé à la fois. Il est comme ils étaient en vie en même temps la mort du chat de Schrödinger - l'un ou l'autre molécule est excitée par des photons. Plus important encore, cette durée d'effet résulte avec les prédictions théoriques de la même.

les bactéries photosynthétiques composites de soufre vert. Endroit où le cercle vert et jaune montre les deux molécules excitées par les deux. | Source: Thomas la Cour Jansen / Université de Groningen

physicien théoricien Thomas la Cour Jansen est l'un des auteurs du document, il pensait que les mesures ont prouvé que les systèmes biologiques présentent des systèmes non biologiques avec les mêmes effets quantiques: « Dans l'état de superposition, le spectre devrait afficher un signal d'oscillation spécifique, et qui est vraiment ce que nous avons vu. non seulement cela, nous avons trouvé aussi qui correspondent exactement à la durée des prédictions théoriques des effets quantiques, ce qui démontre ces effets quantiques appartiennent simultanément sur les superposer deux molécules d'énergie ".

Les chercheurs pensent que cette étude est développée à partir de la technologie d'observation est applicable à une variété de systèmes - si le système de système biologique ou non biologique. Cela signifie qu'il pourrait être en mesure d'apporter les avantages du projet, tels que contribuent au développement de panneaux solaires mieux, stockage d'énergie, et même les ordinateurs quantiques. Bien sûr, il est temps d'ajouter de nouvelles connaissances pour la photosynthèse dans le manuel.

Référence Source:

https://www.nature.com/articles/s41557-018-0060-5

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-05/uog-qeo051818.php