Η κβαντική μηχανική αποκαλύπτει μυστικά της φωτοσύνθεσης στα φυτά!

Η κβαντική μηχανική αποκαλύπτει μυστικά της φωτοσύνθεσης στα φυτά!

München, Deutschland - Η φωτοσύνθεση, μια κεντρική διαδικασία της φύσης, επιτρέπει στα φυτά και άλλους οργανισμούς να μετατρέψουν το ηλιακό φως σε χημική ενέργεια. Αυτή η αποτελεσματική μετατροπή ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή στη γη και δείχνει μια αξιοσημείωτη αποτελεσματικότητα που μπορεί να επιτύχει πάνω από 99 %, ειδικά στα πρώτα βήματα της διαδικασίας. Σε μια πρόσφατη μελέτη του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Μονάχου (TUM), ο ρόλος των κβαντικών μηχανικών αποτελεσμάτων εξετάζεται σε αυτόν τον πολύπλοκο μηχανισμό. Η ερευνητική ομάδα υπό την καθοδήγηση του Erika Keil και του καθηγητή Jürgen Hauer θεωρεί ότι είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τις κβαντικές μηχανικές διαδικασίες που τρέχουν όταν ο ήλιος καταγράφεται για να εξηγηθεί η αποτελεσματικότητα της φωτοσύνθεσης και ενδεχομένως να αναπαραχθεί.
Οι ερευνητές έχουν διαπιστώσει ότι η απορρόφηση φωτός στα φύλλα οδηγεί σε ηλεκτρονικές προτάσεις που κατανέμονται σε διάφορες συνθήκες. Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως σούπερ θέση, είναι το πρώτο στάδιο μιας πρακτικής μεταφοράς ενέργειας χωρίς απώλεια στα μόρια. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης υποστηρίζουν τον κεντρικό ρόλο της κβαντικής μηχανικής στα βιολογικά συστήματα, όπως αυτό που μπορεί να παρατηρηθεί στη φωτοσύνθεση.

Νέες ιδέες για τη μετατροπή ενέργειας

Ο στόχος της σύγχρονης επιστήμης περιλαμβάνει το αντίγραφο αυτής της βιολογικής διαδικασίας με συνθετικούς καταλύτες για την ανάπτυξη καυσίμων με δυναμικά ηλιακά. Τα βασικά ερωτήματα σχετικά με τη μετατροπή του ηλιακού φωτός στη ροή ηλεκτρονίων, η οποία οδηγεί τις χημικές αντιδράσεις, δεν διευκρινίζουν τι υπογραμμίζει τον επείγοντα χαρακτήρα αυτής της έρευνας.

Κβαντική μηχανική στη βιολογική έρευνα

Οι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Tübingen είναι επίσης ενεργοί για να εξετάσουν εάν τα βακτήρια και αφήνουν να χρησιμοποιούν κβαντικά μηχανικά αποτελέσματα για φωτοσύνθεση. Το έργο σας "A Quantum Beat for Life", που χρηματοδοτείται από το Ίδρυμα Volkswagen, στοχεύει να παρατηρήσει κβαντικές μηχανικές επιδράσεις στα ζωντανά κυανοβακτήρια. Αυτές οι εξετάσεις χρησιμοποιούν έναν μικροεπιστημονιστή Fabry Pérot που αποτελείται από δύο παράλληλους ασημένιους καθρέφτες και στην οποία η ανατροφοδότηση του έντονου φωτός μπορεί να βελτιώσει τη συνεργασία των χρωστικών ουσιών.
Μια απόδειξη της "εκτεταμένης κβαντικής συμπεριφοράς" στους ζωντανούς οργανισμούς θα ήταν μια σημαντική επιστημονική ανακάλυψη και θα μπορούσε να επεκτείνει την κατανόηση της εξέλιξης και τις θεμελιώδεις αρχές της ζωής.

Η αλληλεπίδραση μεταξύ κβαντικών μηχανικών διεργασιών και οργανικής λειτουργίας έχει τη δυνατότητα να εμπνεύσει καινοτόμες λύσεις για την ανάπτυξη αποτελεσματικών μετασχηματιστών ενέργειας. Τέτοιες ανακαλύψεις θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη διαχείριση των προκλήσεων της σύγχρονης μετατροπής και αποθήκευσης ενέργειας και στην εμβάθυνση της γνώσης της ίδιας της ζωής.