光合作用中觀察到的量子效應(yīng)

參與光合作用的分子表現(xiàn)出與無生命物質(zhì)相同的量子效應(yīng)，包括格羅寧根大學(xué)理論物理學(xué)家托馬斯拉庫爾詹森(Thomas la Cour Jansen)在內(nèi)的一個國際科學(xué)家團隊得出了這一結(jié)論。這是量子力學(xué)行為首次存在于參與光合作用的生物系統(tǒng)中。對光合作用中這些量子效應(yīng)的解釋可能有助于開發(fā)自然激發(fā)的光捕獲設(shè)備。研究結(jié)果發(fā)表在5月21日的《自然化學(xué)》雜志上。

近年來，關(guān)于生物系統(tǒng)中的量子效應(yīng)一直存在爭議?；舅枷胧请娮虞斎肟梢酝瑫r處于兩種狀態(tài)，直到被觀察到。這可以和被稱為“薛定諤貓”的思想實驗相提并論。這只貓被鎖在一個裝有一小瓶有毒物質(zhì)的盒子里。如果劑量子系統(tǒng)鎖定藥瓶的蓋子，可以同時打開或關(guān)閉，所以貓?zhí)幱凇八馈焙汀盎睢钡幕旌蠣顟B(tài)，直到我們打開盒子觀察系統(tǒng)。這正是電子的明顯行為。

顫動

在早期的研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)信號表明細菌中的光捕獲分子可能同時被激發(fā)成兩種狀態(tài)。這本身就證明了量子力學(xué)效應(yīng)的參與。然而，在那些實驗中，激發(fā)態(tài)據(jù)說持續(xù)超過1皮秒(0.000 000 000 001秒)。這比基于量子力學(xué)理論的預(yù)期要長得多。

詹森和他的同事在他們的出版物中表明，之前的觀察是錯誤的。"我們已經(jīng)證明了他們報道的量子效應(yīng)只是分子的規(guī)則振動."因此，團隊繼續(xù)搜索?！拔覀兿胫滥芊裼^察到薛定諤的貓?！?

覆蓋物

他們使用不同的光偏振來測量捕獲光的綠色硫細菌。它有一個細菌的光合復(fù)合體，由七個光敏分子組成。光子會激發(fā)其中兩個分子，但能量會疊加在它們上面。就像貓是死是活一樣，一個或另一個分子被光子激發(fā)?！霸谶@種疊加的情況下，光譜學(xué)應(yīng)該顯示特定的振蕩信號，”詹森解釋說?！斑@確實是我們所看到的。此外，我們根據(jù)理論發(fā)現(xiàn)量子效應(yīng)的持續(xù)時間與人們預(yù)期的一樣長，并證明了它們屬于同時疊加在兩個分子上的能量。”詹森得出結(jié)論，生物系統(tǒng)表現(xiàn)出與非生物系統(tǒng)相同的量子效應(yīng)。

為該研究項目開發(fā)的觀測技術(shù)可應(yīng)用于不同的生物和非生物系統(tǒng)。詹森對結(jié)果很滿意?！皩τ谀切γ匀说牧孔恿W(xué)世界感興趣的人來說，這是一個有趣的觀察。此外，這些結(jié)果可能會在新系統(tǒng)的開發(fā)中發(fā)揮作用，例如太陽能的存儲或量子計算機的開發(fā)?！?

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