Las moléculas que participan en la fotosíntesis exhiben los mismos efectos cuánticos que la materia no viva, concluye un equipo internacional de científicos, incluido el físico teórico de la Universidad de Groningen, Thomas la Cour Jansen. Esta es la primera vez que se demuestra que existe un comportamiento mecánico cuántico ensistemas biológicos que participan en la fotosíntesis. La interpretación de estos efectos cuánticos en la fotosíntesis puede ayudar en el desarrollo de dispositivos de recolección de luz inspirados en la naturaleza. Los resultados se publicaron en Química de la naturaleza el 21 de mayo
Desde hace varios años, ha habido un debate sobre los efectos cuánticos en los sistemas biológicos. La idea básica es que los electrones pueden estar en dos estados a la vez, hasta que se observen. Esto se puede comparar con el experimento mental conocido como "El gato de Schrödinger ". El gato está encerrado en una caja con un vial de una sustancia tóxica. Si la tapa del vial está cerrada con un sistema cuántico, puede abrirse o cerrarse simultáneamente, por lo que el gato está en una mezcla de los estados"muerto" y "vivo", hasta que abrimos la caja y observamos el sistema. Este es precisamente el comportamiento aparente de los electrones.
vibraciones
En investigaciones anteriores, los científicos ya habían encontrado señales que sugerían que las moléculas de recolección de luz en las bacterias pueden excitarse en dos estados simultáneamente. En sí, esto demostró la participación de los efectos mecánicos cuánticos, sin embargo, en esos experimentos, ese estado excitado supuestamente duró más de1 picosegundo 0.000 000 000 001 segundo. Esto es mucho más largo de lo que cabría esperar sobre la base de la teoría de la mecánica cuántica.
Jansen y sus colegas muestran en su publicación que esta observación anterior es incorrecta. "Hemos demostrado que los efectos cuánticos que informaron fueron simplemente vibraciones regulares de las moléculas". Por lo tanto, el equipo continuó la búsqueda ". Nos preguntamos si podríamosser capaz de observar esa situación del gato Schrödinger "
superposición
Utilizaron diferentes polarizaciones de luz para realizar mediciones en bacterias de azufre verde que recolectan luz. Las bacterias tienen un complejo fotosintético, compuesto de siete moléculas sensibles a la luz. Un fotón excitará dos de esas moléculas, pero la energía se superpone a ambasAsí que, al igual que el gato está vivo o muerto, una u otra molécula es excitada por el fotón. "En el caso de tal superposición, la espectroscopía debería mostrar una señal oscilante específica", explica Jansen.Además, encontramos efectos cuánticos que duraron exactamente lo que cabría esperar según la teoría y demostramos que estos pertenecen a la energía superpuesta en dos moléculas simultáneamente ". Jansen concluye que los sistemas biológicos exhiben los mismos efectos cuánticos que los sistemas no biológicos.
Las técnicas de observación desarrolladas para este proyecto de investigación pueden aplicarse a diferentes sistemas, tanto biológicos como no biológicos. Jansen está contento con los resultados. "Esta es una observación interesante para cualquiera que esté interesado en el fascinante mundo de la mecánica cuántica.Además, los resultados pueden desempeñar un papel en el desarrollo de nuevos sistemas, como el almacenamiento de energía solar o el desarrollo de computadoras cuánticas ".
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Materiales proporcionados por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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