Die effiziente Umwandlung von Sonnenenergie in lagerbare Formen chemischer Energie ist der Traum vieler Ingenieure. Die Natur fand eine perfekte Lösung für dieses Problem vor Milliarden von Jahren. Die neue Studie zeigt, dass die Quantenmechanik nicht nur für Physiker ist, sondern auch eine Schlüsselrolle in der Biologie spielt.
Photosynthetische Organismen wie grüne Pflanzen verwenden quantenmechanische Prozesse, um die Energie der Sonne zu nutzen Molekül; von Energieübertragung und Ladung Trennung. „
Dieser Prozess, der von der klassischen Physik allein nicht zufriedenstellend verstanden werden kann, tritt ständig in grünen Pflanzen und anderen photosynthetischen Organismen wie photosynthetischen Bakterien auf. Die genauen Mechanismen wurden jedoch immer noch nicht vollständig aufgeklärt. Hauer und Erstautor Erika Keil sehen ihre Studie als wichtige neue Grundlage, um zu klären, wie Chlorophyll, das Pigment in Leaf Green, funktioniert. Die Anwendung dieser Erkenntnisse bei der Gestaltung künstlicher Photosyntheseeinheiten könnte dazu beitragen, Solarenergie mit beispiellose Effizienz für die Stromerzeugung oder die Photochemie zu nutzen.
Für die Studie untersuchten die Forscher zwei spezifische Abschnitte des Spektrums, in denen Chlorophyll Licht absorbiert: die energiereiche q-Region (gelb bis rotes Spektralbereich) und die energiereiche B-Region (blau bis grün). Die q -Region besteht aus zwei verschiedenen elektronischen Zuständen, die mechanisch quantenmechanisch gekoppelt sind. Diese Kopplung führt zu einem verlustfreien Energietransport im Molekül. Das System entspannt sich dann durch „Kühlung“, dh durch freie Energie in Form von Wärme. Die Studie zeigt, dass quantenmechanische Effekte einen entscheidenden Einfluss auf biologisch relevante Prozesse haben können.
