Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

אפיון תצפית ראשונה של תופעה פיזיקלית קריטי מאחורי פוטוסינתזה

Published on May 10, 2010 at 8:25 PM

העתיד של אנרגיה ירוקה נקייה השמש עשוי על ציר המדענים להיות מסוגל לפענח את המסתורין של הפוטוסינתזה, התהליך שבו צמחים ירוקים להמיר את אור השמש לתוך אנרגיה אלקטרוכימית.

לשם כך, החוקרים עם משרד האנרגיה האמריקני (DOE) של המעבדה הלאומית לורנס ברקלי (ברקלי) של אוניברסיטת קליפורניה (UC), ברקלי הקליטו התצפית האפיון הראשון של תופעה פיזית קריטי מאחורי המכונה פוטוסינתזה שזירה קוונטית.

מוהן סרובאר (יושב) ו (משמאל) אקיהיטו Ishizaki, בריגיטה Whaley וגרהם פלמינג שביצע את התצפית האפיון הראשון של שזירה קוונטית במערכות ביולוגיות האמיתי. (צילום: רועי Kaltschmidt, ברקלי לענייני ציבור ומדינה)

ניסויים קודמים בראשות גרהם פלמינג, כימאי פיזית מחזיק פגישות משותפות עם ברקלי ו UC ברקלי, הצביע על אפקטים קוונטיים מכני כמפתח ליכולת של צמחים ירוקים, באמצעות הפוטוסינתזה, כמעט באופן מיידי להעביר אנרגיה סולארית ממולקולות מתחמי קצירת אור למולקולות במרכזי אלקטרוכימי התגובה. כעת, צוות משותף חדש הכולל פלמינג זיהו ההסתבכות כתכונה טבעית של אלה אפקטים קוונטיים. כאשר שני חלקיקים בגודל קוונטי, למשל זוג אלקטרונים, הם "מסובכת", כל שינוי באחד יבואו לידי ביטוי באופן מיידי את השני, לא משנה כמה רחוק הם יכולים להיות. למרות מופרדים פיזית, שני חלקיקים לפעול כישות אחת.

"זהו המחקר הראשון שמראה כי ההסתבכות, אולי המאפיין הבולט ביותר של מערכות מכניקת הקוואנטים, קיים על פני אור מורכב כולו קציר", אומר מוהן סרובאר, חוקר פוסט דוקטורט תחת ברקלי פרופסור לכימיה בריגיטה Whaley בבית ברקלי מרכז מידע קוונטי וחישוב. "אמנם היו חקירות קודמות של ההסתבכות במערכות צעצוע כי הונעו על ידי ביולוגיה, זהו המקרה הראשון שבו ההסתבכות נבדק לכמת במערכת ביולוגי אמיתי."

תוצאות המחקר הזה להחזיק השלכות לא רק לפיתוח של מערכות פוטוסינתזה מלאכותית כמקור שאינם מזהמים ממקורות מתחדשים של אנרגיה חשמלית, אלא גם עבור הפיתוח העתידי של הקוונטים מבוססי טכנולוגיות בתחומים כגון מחשוב - מחשב קוונטי יכול לבצע מסוימים פעולות אלפי פעמים מהר יותר מאשר כל מחשב רגיל.

"הלקחים ואנחנו לומדים על ההיבטים הקוונטים של קצירת אור מערכות טבעיות ניתן ליישם תכנון של מערכות פוטוסינתטיים מלאכותיים הם אפילו טוב יותר", אומר סרובאר. "המבנים האורגניים מתחמי קצירת אור מחקה סינתטי שלהם יכול לשמש גם רכיבים מועילים של מחשבים קוונטיים או אחרים הקוונטים משופרת מכשירים, כגון חוטי חשמל להעברת מידע".

מה עשוי להיות הגילוי המשמעותי ביותר של המחקר הוא כי בניגוד לתפיסה המדעית הרווחת כי ההסתבכות הוא מאפיין שברירי אקזוטיים, קשה מהנדס ולתחזק, החוקרים ברקלי הראו כי ההסתבכות יכולים להתקיים להתמיד המורכבות הכימית כאוטי של מערכת ביולוגית.

"אנו מציגים ראיות חזקות שזירה קוונטית שאינם שיווי משקל במערכות רועש בטמפרטורות גבוהות על ידי קביעת לוחות הזמנים והטמפרטורות עבורו הסתבכות ניתן לצפות במבנה חלבון זה הוא מרכזי הפוטוסינתזה בחיידקים מסוימים," אומר סרובאר.

סרובאר הוא ממחברי עם פלמינג Whaley של מאמר המתאר את המחקר שמופיע on-line בפיסיקה כתב העת Nature שכותרתו "שזירה קוונטית לאור קציר מתחמי פוטוסינתטיים." כמו כן עריכה משותפת הנייר זה היה אקיהיטו Ishizaki במחקר של פלמינג קבוצה.

Last Update: 15. October 2011 00:44

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit