Fotosyntes är den process genom vilken växter och andra organismer omvandlar ljusenergi till kemisk energi. Denna process börjar med absorptionen av ljus av en klorofyllmolekyl, som är ett grönt pigment som finns i växtceller. Energin från ljuset används sedan för att excitera en elektron i klorofyllmolekylen, vilket får elektronen att flytta till en högre energinivå.
Den exciterade elektronen överförs sedan till andra molekyler i cellen, där den används för att driva kemiska reaktioner som producerar energirika molekyler som glukos.
Forskargruppen använde en teknik som kallas tidsupplöst fotoelektronspektroskopi för att spåra elektronernas rörelse under en kemisk reaktion. Denna teknik gjorde det möjligt för dem att mäta elektronernas energi och momentum när de exciterades av ljus och överfördes mellan molekyler.
Resultaten av studien visade att den exciterade elektronen flyttade från klorofyllmolekylen till en närliggande molekyl på mindre än 100 femtosekunder (100 kvadrilliondelar av en sekund). Denna otroligt snabba överföring av energi är avgörande för fotosyntes och andra ljusdrivna processer.
Studien avslöjade också att elektronens rörelse var starkt påverkad av strukturen hos de molekyler som var involverade i reaktionen. Detta fynd tyder på att effektiviteten av fotosyntes och andra ljusdrivna processer kan förbättras genom att designa molekyler med specifika strukturer.
De nya insikterna från denna studie kan leda till utvecklingen av effektivare solceller och andra enheter som omvandlar ljusenergi till kemisk energi.
Forskargruppen leddes av forskare från University of California, Berkeley och Lawrence Berkeley National Laboratory. Studien finansierades av U.S.A. Department of Energy och National Science Foundation.
