Феномен квантовой суперпозиции невозможно полностью понять с позиций классической физики. Тем не менее, он постоянно возникает в зеленых растениях и других фотосинтезирующих организмах, к примеру, бактериях. При этом точный механизм учеными до сих пор не был описан, пишет Science Daily.

Профессор Юрген Хауэр и его коллеги из из Технического университета Мюнхена (Германия) сделали первый шаг к изучению механизмов работы хлорофилла, пигмента, придающего растениям зеленый цвет. Применение результатов этого исследования к системам искусственного фотосинтеза поможет повысить эффективность использования солнечной энергии.

«Когда свет поглощается в листе, например, энергия возбуждения электронов распределяется среди нескольких состояний каждой возбужденной молекулы хлорофилла; это называется суперпозицией возбужденных состояний», — сказал Юрген Хауэр.

Немецкие ученые исследовали две области оптического диапазона спектра электромагнитного излучения, в которых хлорофилл поглощает свет: в низкоэнергетической области Q между желтым и красно-оранжевым и высокоэнергетической области B между синим и зеленым. Первая область состоит из двух различных электронных состояний, связанных посредством квантовой механики. Эта связь обеспечивает перенос энергии в молекуле без потерь. Затем система расслабляется посредством «охлаждения», то есть выделяя энергию в виде тепла.

Лабораторные опыты и компьютерное моделирование, проведенные учеными, доказывает, что квантово-механические эффекты оказывают решающее влияние на биологические процессы.

Внимательно изучив нюансы движения ионов и воды через стебли и листья растений в зависимости от времени суток, индийские ученые обнаружили у них электрический потенциал, изменяющийся вместе с циркадными ритмами. Открытие проливает свет на работу биологических часов растений, которые позволяют им адаптироваться к меняющимся условиям окружающей среды, например, к сменам дня и ночи, а также воссоздать эти процессы в искусственных системах.