Наскільки ви здивуєтесь, дізнавшись, що фотосинтез, процес, завдяки якому рослини перетворюють сонячну енергію в хімічну, базується на квантових законах фізики? Хоча зазвичай ми пов’язуємо квантову механіку з експериментами в лабораторіях та високими технологіями, ці ж закони допомагають природі працювати з енергією на молекулярному рівні. Як повідомляє IZ з посиланням на SciTechDaily, вчені з Технічного університету Мюнхена з’ясували, що квантові ефекти дозволяють молекулам хлорофілу ефективно поглинати і передавати енергію, що робить процес фотосинтезу неймовірно ефективним. Чи не вражає, що природа знайшла таке елегантне рішення для перетворення сонячної енергії в те, що ми називаємо «живою енергією»?
Цей процес починається з того, що світло, потрапляючи на листя рослини, поглинається молекулами хлорофілу. За допомогою квантової суперпозиції молекули потрапляють у збуджений стан, і енергія передається майже без втрат на інші молекули. Це відкриття демонструє, як квантова механіка має можливість впливати на біологічні системи, забезпечуючи надзвичайну ефективність переносу енергії. І, що найцікавіше, весь цей процес не може бути зрозумілий за допомогою звичних принципів класичної фізики, які ще недавно були основними вивченнями енергетичних перетворень.
Дослідники також зосередили свою увагу на двох ключових діапазонах поглинання світла хлорофілом – це Q-діапазон і B-діапазон. Виявилось, що в Q-діапазоні молекули хлорофілу взаємодіють між собою за допомогою квантових ефектів, що дозволяє максимально ефективно передавати енергію, зберігаючи її при цьому на високому рівні. Далі енергія випускається у вигляді тепла, а молекули переходять до стабільного стану. Це дослідження є важливим кроком до більш глибокого розуміння процесів, що відбуваються в природі, і дає надію на використання цих механізмів у створенні штучних систем для перетворення сонячної енергії.
Крім того, це відкриття має величезне значення для майбутнього розвитку штучного фотосинтезу. Розуміння квантових процесів, що відбуваються в хлорофілі, може стати основою для створення нових технологій, що дозволяють ще ефективніше перетворювати сонячне світло на електричну енергію чи хімічні речовини. Така технологія відкриває величезні перспективи для розвитку відновлювальних джерел енергії, що є важливим кроком у боротьбі зі зміною клімату та забезпеченні сталого майбутнього для нашої планети.
Нагадаємо, раніше ми писали про те, як життя зароджувалося на Землі.
