과학자들이 빛을 수확하는 광합성 조류의 비밀에 대해 알아냈습니다.

December 23, 2016 수백만 년 전부터 광합성 조류는 빛을 포착하는 테크닉 개선해 왔습니다.

결과적으로 그들의 빛 수확 시스템(빛을 흡수하는 단백질) 에너지로 전환됨)은 너무 강력해서 과학자들은 재생 에너지 응용 분야에 사용하기 위해 이를 이해하고 모방합니다.

이제 프린스턴 대학의 연구자들은 다음과 같은 메커니즘을 밝혀냈습니다. 암호식물인 Chroomonas의 빛 수확 속도를 향상시킵니다. 중측점수차. 최근 Chem 저널에 발표된 그들의 연구 결과는 다음과 같습니다. 인공 빛 수확 설계에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 분자 센서 및 태양 에너지 수집기와 같은 시스템.

암호조류는 종종 대부분의 물을 흡수하는 유기체 아래에 서식합니다. 태양 광선. 그 결과, 그들은 이러한 환경에서 번성하도록 진화했습니다. 그 위의 유기체가 추구하지 않는 빛의 파장 – 주로 황록색입니다.

황록색 빛을 수집합니다. 에너지를 분자 네트워크를 통해 전달하여 에너지로 변환합니다. 빨간불, 엽록소 분자가 수행하는 데 필요한 것 중요한 광합성 화학.

과학자들은 항상 속도에 매료되어 흥미를 느껴 왔습니다. 에너지 전달의. 그들의 예측은 항상 세 번 정도였어 관찰된 속도보다 느립니다.

"에너지가 소비되는 기간 단백질을 통해 이동했습니다. 우리는 그 과정이 왜 일어나는지 결코 이해할 수 없었습니다. 너무 빠릅니다." 교신 저자인 Gregory Scholes, William S Tod가 말했습니다. 프린스턴 대학교 화학 교수.

2010년에 그의 팀은 이러한 빠른 속도가 다음과 같은 이유로 인해 발생한다는 사실을 발견했습니다. 분자가 공유하는 양자 일관성이라는 현상 양자에 따른 전자 여기 및 전달 에너지 고전 물리학 대신 기계적 확률 법칙. 그러나 그들은 일관성이 어떻게 속도를 높이는 데 작용했는지 정확히 설명할 수 없었습니다. 지금까지.

초고속 레이저를 이용한 정교한 방법을 사용하여 연구자들은 분자의 빛 흡수를 측정하고 시스템을 통한 에너지 흐름.

일반적으로 흡수 신호는 중복되어 내부의 특정 분자에 할당하는 것이 불가능해집니다. 단백질 복합체; 그러나 팀은 신호를 선명하게 만들 수 있었습니다. 주저자는 단백질을 매우 낮은 온도로 냉각함으로써 스콜스 연구실의 박사후 연구원인 제이콥 딘(Jacob Dean).

연구원들은 에너지가 다음에서 전달되는 시스템을 관찰했습니다. 분자에서 분자로, 고에너지 녹색광에서 저에너지 적색광으로 과도한 에너지는 진동 에너지로 손실됩니다. 이것은 보여주었다 "스모킹 건"이었던 특정 스펙트럼 패턴은 기증자와 기증자 사이의 진동 공명(또는 진동 일치) 수용체 분자라고 Dean은 말했습니다.

진동 매칭 덕분에 에너지가 많이 전달될 수 있었습니다. 그렇지 않은 경우보다 여기를 분산시키는 것이 더 빠릅니다. 분자 사이. 효과는 이전에 메커니즘을 제공했습니다. 보고된 양자 일관성.

이를 염두에 두고 연구자들은 예측을 다시 계산하여 대략 다음과 같은 비율에 도달했습니다. 세 배 더 빠릅니다.

스콜스 연구실에서는 관련 단백질을 연구하여 이 메커니즘이 다른 광합성 유기체에서도 발견되는지 여부.

결국 과학자들은 빛 수확 시스템을 개발하기를 희망합니다. 강력한 빛 수확에서 영감을 받은 완벽한 에너지 전달 단백질.

"이 메커니즘은 이러한 단백질의 최적성은"이라고 Scholes는 말했습니다.