Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию
Превращение солнечной энергии в химическую, которую можно хранить, — это мечта многих ученых. Природа решила эту задачу миллиарды лет назад, и теперь мы начинаем понимать, как она это сделала.
Оказывается, квантовая механика, которую раньше считали уделом физиков, играет ключевую роль в биологии.
Результаты опубликованы в издании Chemical Science.
Зеленые растения и другие фотосинтезирующие организмы используют квантовые процессы, чтобы эффективно захватывать энергию солнца. Когда свет попадает на лист, молекулы хлорофилла (зеленого пигмента) поглощают его. Энергия света переходит в особое состояние, называемое суперпозицией, где она распределяется между несколькими уровнями. Это позволяет энергии перемещаться внутри молекулы почти без потерь.
Ученые, такие как профессор Юрген Хауэр и исследователь Эрика Кейл, изучают, как хлорофилл работает на квантовом уровне. Они обнаружили, что в молекуле хлорофилла есть два ключевых участка, которые поглощают свет: один для синего и зеленого света, другой — для желтого и красного. Эти участки связаны квантово-механически, что позволяет энергии передаваться без потерь, а затем высвобождаться в виде тепла.
Это открытие может стать основой для создания искусственных систем, которые будут использовать солнечную энергию с невероятной эффективностью. Представьте: электричество или топливо, созданное с помощью света, как в растениях, только еще лучше.
Ранее ученые уже обнаруживали в фотосинтезе элементы квантовой механики.
