Команда физиков и биологов из Еврейского университета обнаружила, что в определенных биологических кристаллах, в частности, в лизосомах, электроны и протоны движутся не независимо — они тесным образом связаны друг с другом. Перенос протонов имеет важнейшее значение для многих жизненных процессов, например, для того, как клетки вырабатывают энергию. До сих пор считалось, что протоны перемещаются, прыгая между молекулами воды и аминокислотами. Но новое исследование показывает, что их движение также связано со спином электронов, пишет Phys.

Исследователи показали, что если придать электронам определенный спин — квантовое свойство, заставляющее их вести себя как крошечные магниты — это упростит или усложнит движение протонов через кристаллы лизосом.

Такой эффект связан с возбуждением хиральных фононов — мельчайших колебаний в кристаллической решетке —, которые создают связь между электронным спином и подвижностью протонов. Эти колебания действуют как мост, связывающий спин электрона с подвижностью протона.

Открытие ученых имеет отношение к явлению, известному как спиновая селективность, вызванная хиральностью. Оно описывает различные взаимодействия хиральных молекул со спинами электронов. Связь между спином электрона и движением протонов может привести к появлению новых технологий, имитирующих биологические процессы, и новых способов управления передачей информации внутри клеток, утверждают авторы исследования.

В квантовом мире вещества могут переходить из одного состояния в другое без какой-либо тепловой энергии, при абсолютном нуле. Это происходит из-за мельчайших колебаний частиц, так называемых квантовых критических точек. Десятки лет ученые спорили о природе особых видов квантовых критических точек. Исследование физиков из Гонконга проливает свет на эту проблему и помогает лучше понять формирование редких состояний вещества.