光合作用中观察到的量子效应

参与光合作用的分子表现出与无生命物质相同的量子效应，包括格罗宁根大学理论物理学家托马斯拉库尔詹森(Thomas la Cour Jansen)在内的一个国际科学家团队得出了这一结论。这是量子力学行为首次存在于参与光合作用的生物系统中。对光合作用中这些量子效应的解释可能有助于开发自然激发的光捕获设备。研究结果发表在5月21日的《自然化学》杂志上。

近年来，关于生物系统中的量子效应一直存在争议。基本思想是电子输入可以同时处于两种状态，直到被观察到。这可以和被称为“薛定谔猫”的思想实验相提并论。这只猫被锁在一个装有一小瓶有毒物质的盒子里。如果剂量子系统锁定药瓶的盖子，可以同时打开或关闭，所以猫处于“死”和“活”的混合状态，直到我们打开盒子观察系统。这正是电子的明显行为。

颤动

在早期的研究中，科学家发现信号表明细菌中的光捕获分子可能同时被激发成两种状态。这本身就证明了量子力学效应的参与。然而，在那些实验中，激发态据说持续超过1皮秒(0.000 000 000 001秒)。这比基于量子力学理论的预期要长得多。

詹森和他的同事在他们的出版物中表明，之前的观察是错误的。"我们已经证明了他们报道的量子效应只是分子的规则振动."因此，团队继续搜索。“我们想知道能否观察到薛定谔的猫。”

覆盖物

他们使用不同的光偏振来测量捕获光的绿色硫细菌。它有一个细菌的光合复合体，由七个光敏分子组成。光子会激发其中两个分子，但能量会叠加在它们上面。就像猫是死是活一样，一个或另一个分子被光子激发。“在这种叠加的情况下，光谱学应该显示特定的振荡信号，”詹森解释说。“这确实是我们所看到的。此外，我们根据理论发现量子效应的持续时间与人们预期的一样长，并证明了它们属于同时叠加在两个分子上的能量。”詹森得出结论，生物系统表现出与非生物系统相同的量子效应。

为该研究项目开发的观测技术可应用于不同的生物和非生物系统。詹森对结果很满意。“对于那些对迷人的量子力学世界感兴趣的人来说，这是一个有趣的观察。此外，这些结果可能会在新系统的开发中发挥作用，例如太阳能的存储或量子计算机的开发。”

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