Fotosinteza cuantică – model pentru energia solară

Creative Commons Licence

Sistemele biologice care trăiesc la lumină extrem de scăzută au structuri unice de proteine pentru fotosinteză care folosesc o dinamică cuantică pentru a converti 100% din lumina absorbită în energie.

Această uitmitoare eficienţă energetică ar putea duce la o nouă înţelegere a energiei solare, sugerează un articol publicat recent de jurnalul Nature Physics şi citat pe pagina Universităţii din Cambridge.

 

Cercetarea ar putea rezolva un mister cheie din noul domeniu al biologiei cuantice, cel al originilor şi longevităţii unor entităţi cuantice de forma undelor, care transportă energia în stadiile incipiente ale fotosintezei.

Aceste fenomene au fost observate în complexe moleculare extrase din alge şi bacterii. În fotosinteză, fotonii extraşi de pigmenţi precum clorofila creează stări de excitaţie a moleculelor, numite excitoni. Ei transportă energia, sub formă de unde cuantice, printr-o reţea de pigmenţi ţinută laolaltă structuri proteice – complecşi de proteine ai pigmenţilor (PPC) – către centrii de comandă ai fiecărui PPC, unde energia excitonilor e utilizată pentru a elibera electronii care asigură chimia fotosintezei.

Prevenirea risipirii sau blocării excitonilor în călătoria lor e una din provocările naturii, dar şi a cercetătorilor care încearcă să capteze energia solară.

Laboratorul Cavendish, de la Cambridge, a studiant proteinele care colectează lumina pentru bacteriile sulfuroase verzi, capabile să supravieţuiască la 2.000 de metri adâncime, şi a  descoperit un mecanism care împiedică disiparea energiei trasportate, prin reorientarea fluxului de energie pierdută înapoi către exciton, prin vibraţii moleculare. Practic fiecare foton ajunge la centrul de compandă al structurii proteice a bacteriei, ceea ce explică felul în care ea reuşeşte să trăiască într-un mediu cu aşa puţină lumină.

Potrivit doctorului Alex Chin, care a condus echipa de cercetători, studiul sugerează că aceşti PPC realizează fluxuri de energie eficiente, care evită pierderile de căldură într-un mediu rece, şi care pot servi drept model în crearea unor celule solare îmbunătăţite chiar dincolo de limitele actuale, impuse de termodinamică.



Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*