Nova studija objavljena u časopisu PRX Energy otkrila je na atomskoj razini povezanost između fotosinteze i kondenzata ekscitona, fizičko stanje koje omogućava da energija prolazi bez trenja kroz materijal.
Prof. David Mazziotti i koautorice studije Anna Schouten i LeeAnn Sager-Smith modelirali su što se događa na molekularnoj razini kada se dogodi fotosinteza.
Kada foton iz sunca pogodi list, on izaziva promjenu u jednoj posebno dizajniranoj molekuli. Ta energija izbacuje jedan elektron. Elektron i “rupa” koja je ostala iza njega, sada mogu putovati listom, noseći energiju sunca u drugo područje gdje pokreće hemijsku reakciju za stvaranje šećera za biljku.
Zajedno, taj putujući par elektrona i rupe naziva se “eksciton”. Kad je tim pogledao iz ptičje perspektive i modelirao kako se veći broj ekscitona kreće okolo, primijetili su nešto čudno. Vidjeli su obrasce na putanjama kretanja ekscitona koji su izgledali nevjerojatno poznati.
Zapravo, izgledalo je vrlo slično pojavi koja je uočena u materijalu poznat kao Bose-Einsteinov kondenzat, nazvan i kao ‘peto agregatno stanje’. U tom materijalu, ekscitoni se mogu povezati u isto kvantno stanje, nešto kao skup zvona koja zvone savršeno usklađeno. To omogućuje da se energija kreće kroz materijal bez trenja.
Prema modelima koje su predložili Schouten, Sager-Smith i Mazziotti, ekscitoni u listu ponekad se mogu povezati na načine slične onima u kondenzatu ekscitona.
To je bilo veliko iznenađenje za njih jer su kondenzati ekscitona do sada bili vidljivi samo kada je materijal ohlađen znatno ispod sobne temperature. Dodatno sistem u kojem se dešava fotosinteza je vrlo različit u pogledu stabilnosti strukture od sistema kristaliziranih materijala i niskih temperatura koje se koriste za stvaranje kondenzata ekscitona, pojašnjava Schouten.
Stvaranje samo pojedinčanih “otoka” ovakvih kondenzata može udvostručiti učinkovitost sistema u prenosu energije, što otvara nove tehnološke mogućnosti za stvaranje budućih sintetičkih materijala, rekao je Mazziotti.
Izvor: ScienceDaily
Prevod: AbrašMEDIA