Les scientifiques se familiarisent avec les secrets de récolte de la lumière des algues photosynthétiques.

December 23, 2016
Depuis des millions d'années, les algues photosynthétiques affinent leur technique de capture de la lumière.

Par conséquent, leurs systèmes de récolte de la lumière (protéines qui absorbent la lumière pour la transformer en énergie) sont si puissants que les scientifiques ont cherché à les comprendre et à les imiter pour les transformer en énergie. à les comprendre et à les imiter pour les utiliser dans des applications d'énergie renouvelable.

Des chercheurs de l'université de Princeton ont maintenant révélé un mécanisme qui qui améliore les taux de récolte de lumière de l'algue cryptophyte Chroomonas mesostigmatica. Leurs conclusions, publiées récemment dans la revue Chem, fournissent des informations précieuses pour la conception de systèmes de récolte de la lumière artificielle comme les capteurs moléculaires et les collecteurs d'énergie solaire.

Les algues cryptophytes vivent souvent sous des organismes qui absorbent la plupart des rayons du soleil. rayons du soleil. Par conséquent, elles ont évolué pour prospérer sur les longueurs d'onde de la lumière qui ne sont pas recherchées. longueurs d'onde de la lumière qui ne sont pas recherchées par les organismes situés au-dessus d'elles - principalement les couleurs jaune-vert. principalement les couleurs jaune-vert.

Ils recueillent cette énergie lumineuse jaune-vert Ils collectent cette énergie lumineuse jaune-vert et la font passer par un réseau de molécules qui la convertissent en lumière rouge. lumière rouge, dont les molécules de chlorophylle ont besoin pour réaliser importante chimie de la photosynthèse.

Les scientifiques ont toujours été fascinés et intrigués par la vitesse... du transfert d'énergie. Leurs prédictions étaient toujours trois fois plus lentes que les taux observés. trois fois plus lente que les taux observés.

"Les échelles de temps auxquelles l'énergie est à travers la protéine - nous n'avons jamais pu comprendre pourquoi le processus si rapide," a déclaré l'auteur correspondant Gregory Scholes, professeur de chimie William S Tod à l'université de Princeton. William S Tod, professeur de chimie à l'université de Princeton.

En 2010, son équipe a découvert que ces taux rapides étaient dus à un phénomène appelé cohérence quantique. phénomène appelé cohérence quantique, dans lequel les molécules partagent l'excitation électronique et transfèrent l'énergie selon des lois de de probabilité mécanique quantique au lieu de la physique classique. Cependant, ils n'ont pas pu Cependant, ils n'ont pas pu expliquer exactement comment la cohérence fonctionnait pour accélérer les taux - jusqu'à maintenant. jusqu'à aujourd'hui.

A l'aide d'une méthode sophistiquée utilisant des lasers ultrarapides, les chercheurs ont mesuré l'absorption de la lumière par les molécules et ont suivi l'évolution de la cohérence. ont mesuré l'absorption de la lumière par les molécules et ont suivi le flux d'énergie à travers le système.

Normalement, les signaux d'absorption devraient se chevaucheraient, ce qui les rendrait impossibles à attribuer à des molécules du complexe protéique ; cependant, l'équipe a pu affiner les signaux en refroidissant les protéines à très basse température. en refroidissant les protéines à des températures très basses, a déclaré l'auteur principal, Jacob Dean, chercheur postdoctoral. Jacob Dean, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Scholes.

Les chercheurs ont observé le système au fur et à mesure que l'énergie était transférée d'une molécule à l'autre. molécule à molécule, de la lumière verte à haute énergie à la lumière rouge à L'énergie excédentaire est perdue sous forme d'énergie vibratoire. Cela a montré qu'un motif spectral spécifique qui était une "preuve irréfutable" de la résonance résonance vibratoire (ou correspondance vibratoire) entre les molécules donneuse et molécules donneuses et acceptrices, a déclaré Dean.
En gardant cela à l'esprit, les chercheurs ont ont recalculé leur prédiction et sont arrivés à un taux qui était environ trois fois plus rapide. trois fois plus rapide.

Le laboratoire de Scholes a l'intention d'étudier des protéines apparentées pour rechercher Le laboratoire de Scholes a l'intention d'étudier des protéines apparentées afin de déterminer si ce mécanisme se retrouve dans d'autres organismes photosynthétiques.

Enfin, les scientifiques espèrent développer des systèmes de récolte de la lumière d'énergie parfaits inspirés des protéines robustes de récolte de la lumière. de la lumière.

"Ce mécanisme est une déclaration plus puissante de l'optimalité de ces protéines,". l'optimalité de ces protéines," a déclaré Scholes.