iPon Hírek

Az algák és a kvantummechanika

Dátum | 2014. 06. 19.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Az utóbbi években több kutatás is foglalkozott a fotoszintézis kvantumszinten zajló folyamataival. Egy ausztrál kutatócsoportnak köszönhetően nemrégiben újabb ismeretekkel bővült ezzel kapcsolatos tudásunk, mivel a szakértők olyan algafajokat fedeztek fel, amelyek azon túl, hogy kvantummechanikai módszereket alkalmaznak arra, hogy szegényes megvilágítású élőhelyükön minél több fényhez jussanak, ezen képességüket ki is tudják kapcsolni. Az említett algák a kvantum koherencia jelenségét kiaknázva optimalizálják energiafelvételüket. Ez utóbbi jelenség Roger Penrose definíciója szerint egy olyan állapot, amelynek során nagy számú részecske működik együtt egyazon kvantumállapotban. Mivel kvantummechanikai rendszerről van szó, mindezen részecskékre érvényesül a szuperpozíció elve is, vagyis az egyes elemek egyidejűleg több állapotban is létezhetnek. A kvantum koherencia legismertebb alkalmazása a lézertechnológia, de egyebek mellett a szupravezetés folyamata során is fellép. 2010-ben fedezték fel a szakértők, hogy bizonyos algák, illetve a zöld kénbaktériumok a kvantum koherenciára támaszkodva végzik az energia belső továbbítását. A feltevés az volt, hogy ezzel a módszerrel az élőlények növelni tudják a fotoszintézis hatásfokát, és ilyen módon képesek alacsony megvilágítású élőhelyeken is létezni, mondja Paul Curmi, a kutatás vezetője. „A fényelnyelő fehérjének minél gyorsabban sejt reakcióközpontjába kell továbbítania a napfényből kinyert energiát, ahol az kémiai energiává alakítódik át. Korábban úgy gondoltuk, hogy ez az átadás véletlenszerű módon történik, vagyis a fény úgy jut el az átalakító központba, mint egy hazafelé botorkáló részeg. A kvantum koherencia révén viszont az energia minden lehetséges útvonalat egyszerre tesztelhet le, majd a leggyorsabb irányt választva indulhat el célja felé” – magyarázza a szakértő. A tanulmányozott algák egyik csoportja, a kriptofiták nagyon fényszegény környezetben élnek: a jég alatt vagy a vizek mélyén tengetik napjaikat, ahol minden őket elérő energiára szükségük van a túléléshez. Ezért is volt meglepetés, amikor Curmi és társai legújabb kutatásuk során ráakadtak két olyan algafajra, amelyek a korábban vizsgált, kvantum koherenciát alkalmazó egysejtűekkel összehasonlítva egy extra aminosavat hordoznak fényelnyelő fehérjéjükön. Ez az aprócska változás pedig pontosan elég ahhoz, hogy a koherencia ne jöhessen létre. „A jelek szerint a kriptofiták egy rendkívül elegáns és hatásos genetikai kapcsolót fejlesztettek ki a kvantum koherencia kontrollálására, amelynek révén képesek megváltoztatni a fotoszintézis módját” – mondja Curmi.
Azt egyelőre nem tudni, hogy pontosan milyen előnnyel jár a kvantum koherencia lekapcsolásának képessége. Curmi ehhez azt is hozzátette, hogy igazából abban sem lehetnek teljesen bizonyosak a kutatók, hogy a kvantum koherencia valóban releváns szerepet tölt be a fotoszintézis során. Az elméletek szerint fokozza a fényenergia átalakításának hatásfokát, erre azonban konkrét bizonyítékok nincsenek. Ennek fényében viszont még nehezebb eldönteni, hogy a folyamat kiiktatása mire lehet jó. További vizsgálatokat igényel annak megállapítása is, hogy az említett aminosavat hordozó egyedekben valóban véglegesen lekapcsolódik-e az energia koherens továbbításának lehetősége, vagy esetleg egy bármikor újra aktiválható folyamatról van szó. Curmi és társai a továbbiakban erre kívánnak koncentrálni, illetve azt is vizsgálni akarják, hogy a különböző élőhelyeken hogyan oszlanak meg a kvantum koherenciára képes és nem képes fotoszintetizáló élőlények. A kvantum koherenciát jóval egyszerűbb alacsony hőmérsékletek mellett előidézni, így nem lenne meglepő, ha a melegebb környezetben élők képtelenek lennének rá. A szakértők azt remélik, hogy a folyamat puszta felderítésén túl a kutatás eredményei az organikus napelemek működtetésénél is felhasználhatók lehetnek, hatékonyabbá téve ezek működését.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

2. Devio
2014.06.20. 06:56
Nem akarok okoskodni, mert tényleg hülye vagyok ehez. Sőt lehet valamit félre is olvastam. Én úgy tudom, hogy nem lehet megfigyelni az egyidőben tőbbhelyen lévő dolgokat. Mivel külső megfigyelés van ezért mindíg csak egyet fogunk látni, mert nem engedi magát " láttatni " . Kérlek javítsatok.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. kiskoller
2014.06.20. 07:52
Tényleg félreolvastad. Egyszerre nem lehet megállapítani egy részecske helyét és sebességét, de több részecske helyét meg lehet állapítani.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!