• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Kasta ljus över naturens nanoskala kontroll av solenergi

    En schematisk bild av Rhodobacter sphaerodes hexameriska kärna, med "specialpar" (P) av degenererade bakterioklorofyll (BChl) molekyler, och de aktiva (a) och inaktiva (b) armarna till BChl- och bakteriofeofytin (BPh) -molekyler. De transienta absorptions (AA) spektra som erhållits efter selektiv excitation av P visas.

    Naturens process för lagring av solenergi sker i ljusabsorberande proteinkomplex som kallas fotosyntetiska reaktionscentra (RC). Under miljarder år av utveckling, Naturen har behållit en gemensam ljusabsorberande hexamerisk kofaktorkärna för att utföra den allra första kemiska reaktionen av fotosyntes, den ljusinducerade elektronöverföringen över ungefär 3 nm. Denna process har direkta analogier till ljusdriven laddningsseparation i fotovoltaiska enheter.

    Ett team av användare från Notre Dame Radiation Laboratory och Argonne's Chemical Sciences &Engineering Division som arbetar med Center for Nanoscale Materials (CNM) Nanophotonics Group har genomfört experiment som kastar nytt ljus över hur denna process sker. Med hjälp av polarisationsselektiv ultrasnabb spektroskopi på RC -enkristaller, laget kunde lösa kofaktorspecifik fotokemi och identifiera den nanometerskalade delokaliserade karaktären hos de första ljusgenererade upphetsade tillstånden.

    Detta arbete är viktigt eftersom överlappande spektralegenskaper hos kofaktorerna hittills har uteslutit en klar upplösning av de enskilda kofaktorernas spektrala och tidsmässiga svar på fotonabsorption, och begränsade vår förståelse av den komplexa fotokemiska funktionen i RC. Med hjälp av CNM:s ultrasnabba övergående absorptionsspektrometrar, individuella kofaktorer i RC övervakades genom noggrann orientering av polarisationerna för pumpen och sondpulserna i förhållande till de kristallografiska axlarna för de enstaka kristallerna.

    Effekten av detta arbete är att det ger en tydligare, mer detaljerad bild av de första stegen i fotosyntetisk energiomvandling, identifierar en roll för delokaliserade upphetsade tillstånd, och tillhandahåller nya experimentella och dataanalysmetoder för att studera den ovanliga effektiviteten av ljusskörd och laddningsseparationsprocesser i naturliga fotosystem.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com