Исследователи-биофизики из Университета Мичигана использовали короткие импульсы света, чтобы заглянуть в механизм фотосинтеза и разобраться со значением колебаний молекул, играющих роль в выработке энергии жизненно необходимой растениям.

Полученные данные могут потенциально помочь ученым и инженерам сделать более эффективные солнечные батареи и системы хранения энергии. Они так же вносят некоторую ясность в непрекращающуюся в квантовой биологии дискуссию о том, за счет каких именно механизмов фотосинтезу удается быть столь эффективным. По средствам фотосинтеза растениям и некоторым видам бактерий с помощью солнечного света удается преобразовывать преобразовывать углекислый газ и воду в энергию для себя и кислород, отдаваемый в окружающую среду. Не смотря на то, что это, пожалуй, самый важный биохимический процесс на Земле, учены пока не в полной мере понимают его механизм. Выводы исследователей Мичиганского Университета определили конкретные молекулярные вибрации, запускающие механизм разделения молекул воды на свободные атомы, позволяющий растениям в конечном счете преобразовывать солнечную энергию в химическую.

"Биологические и искусственные системы фотосинтеза поглощают свет и используют его для разделения заряда. В случае с природным фотосинтезом, это приводит к биохимической реакции. В искусственных системах нашей целью является производство электроэнергии и биологического топлива" - поясняет в своей статье, напечатанной в журнале Nature Chemistry, Дженифер Огилви, адъюнкт-профессор физики и биофизики в Мичиганском Университете. 

Для того, чтобы моргнуть человеку требуется одна треть секунды. Разделение зарядов происходит примерно за сотую миллиардной доли от этого времени. Олигви и ее команда исследователей провели эксперимент с применением сверхбыстрого импульсного лазера, скорость которого соответствует необходимой величине. С помощью тщательно продуманной последовательности лазерных импульсов Олигви и ее коллеги смогли запустить процесс фотосинтеза, делая при этом снимки в реальном времени. Учены исследовали ll фотосистему растений и входящих в нее группу белков и пигментов, ответственных за преобразование энергии.

"Теперь мы можем следить за тем, как именно энергия расходуется и какие процессы происходят внутри клеток растения" - добавляет Олигви. Группа исследователей надеется, что полученные результаты будут полезны для повышения эффективности солнечных батарей.