Исследователи из
В процессе фотосинтеза, напомним, участвуют специальные белки (светособирающие комплексы, также часто называемые антенными), которые поглощают падающие фотоны и передают энергию реакционным центрам, где проходит ее преобразование. Авторы работали с антенными комплексами, выделенными у двух видов водорослей: Rhodomonas CS24 и Chroomonas CCMP270. Эти комплексы содержат восемь пигментных молекул, предназначенных для поглощения фотонов в разных областях спектра. В классической теории передача поглощенной энергии от молекулы к молекуле считается случайным процессом, который может проходить со значительными потерями в том случае, если маршрут окажется неоптимальным.
Исследователи показали, что такое определение процесса неверно. В своих экспериментах они воздействовали на две пигментные молекулы, находящиеся в центре антенного комплекса, фемтосекундным лазерным импульсом, имитируя естественное освещение и переводя электроны молекул в квантовую суперпозицию возбужденных состояний. Ее распад проходит с излучением фотонов с несколько отличающимися длинами волн, что позволяет наблюдать интерференционную картину, при изучении которой можно получить сведения о суперпозиции.
Результаты опыта удивили ученых; оказалось, что в создании квантово «связанного» состояния участвуют все восемь молекул, причем при температуре в 21 ˚C оно сохраняется на целых 400 фс. «В это время энергия передается, так сказать, по нескольким различным направлениям сразу», — поясняет участник исследования Грегори Скоулз (Gregory Scholes).
Стоит заметить, что аналогичные эффекты были продемонстрированы еще в 2007 году группой Грегори Энгела (Gregory Engel) из
Механизм длительного сохранения суперпозиции при высокой температуре на тех значительных расстояниях, которые отделяют молекулы друг от друга, остается неясным.
Полная версия отчета опубликована в журнале