Новости науки на портале «Научная Россия»

Вирус с «квантовой странностью» эффективно усваивает энергию солнца

Вирус с «квантовой странностью» эффективно усваивает энергию солнца
Этот генетически модифицированный организм может пригодиться при разработке новых, более совершенных солнечных батарей.

Американско-итальянский научный коллектив, под руководством профессоров из Манчестерского технологического института Анжелы Белхер (Angela Belcher) и Сета Ллойда (Seth Lloyd) создал штамм генетически модифицированных вирусов, которые благодаря физическому механизму «квантовой странности» эффективно усваивают энергию солнца. Статью об этом, опубликованную в журнале Nature Materials, пересказывает сайт (e)Science News.

Как хорошо известно, растения и некоторые микроорганизмы усваивают энергию солнца с помощью процесса фотосинтеза. В очень упрощенном виде, механизм таков: фотон света ударяет по молекуле хромофора, которая в ответ испускает экситон — квант энергии. Этот экситон передается от одной молекулы хромофора к другой, пока не попадает в центр биохимической реакции, который расходует его на синтез веществ, из которых состоит все живое.

Так вот, передача экситона от молекулы к молекуле должна была бы быть хаотической и неэффективной, если бы не эффект «квантовой странности», благодаря которой квант может в один и тот же момент времени находиться одновременно в нескольких местах. Благодаря этому экситоны прокладывают одновременно множество путей к центру реакции, среди которых есть и кратчайшие. Ключевое условие для возникновения эффекта «квантовой странности», в данном случае — определенное расстояние между молекулами.

Хотя природа оттачивала этот механизм миллиарды лет, Белхер (которая занимается генной инженерией вирусов) и Ллойду (специалисту в области квантовой механики) удалось превзойти ее достижение всего примерно за десяток лет. После большой серии экспериментов они смогли с помощью генетических манипуляций вывести штамм вирусов с оптимальным расстоянием между хромофорами, которое обеспечило удвоение скорости движения экситонов.

«Это было действительно весело, — рассказал Белхер. — Мы, говорившие на совершенно разных [научных] языках, тесно сотрудничали, чтобы создать этот класс организмов, и проанализировать данные».

Разработка американо-итальянского коллектива может в перспективе пригодиться при разработке новых, более совершенных солнечных батарей, которые будут усваивать максимум энергии нашего светила.

Напомним, что недавно ученым удалось во всех подробностях пронаблюдать процесс расщепления воды при фотосинтезе и лучше разобраться в том, как этот механизм возник на заре эволюции.

вирусы фотосинтез хромофор экситоны

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий