Har du någonsin hört talas om polaroner? De är en slags kvasipartikel som härrör från elektroner som själv fångar in i ett vibrerande kristallgitter. Polaroner kan utnyttjas för att transportera energi under vissa förhållanden relaterade till elektronernas relativa vibrationer och själva gallret. Teorin som förklarar hur polaroner bär energi i kristaller kan appliceras på långa molekyler som kallas polypeptider - som kan vikas till proteiner.

I en ny studie publicerad i EPJ B , Jingxi Luo och Bernard Piette från Durham University, STORBRITANNIEN, presentera en ny matematisk modell som beskriver hur polaroner kan förskjutas på ett riktat sätt med minimal energiförlust i linjära peptidkedjor - som användes som en proxy för studier av proteiner. Modellen redogör därför för energitransportmekanismen som förklarar hur energi som genereras inuti en biologisk cell rör sig längs transmembranproteiner mot cellens yttre.

Så hur skapas polaroner? Vanliga kristallgaller visar spontana vibrationer. Närvaron av elektroner ger lokaliserade snedvridningar av dessa vibrationer. När elektronerna och gallret upplever en viss typ av elektromagnetisk interaktion, eller koppling, energipotentialen för elektronen sänks, sålunda fångas den in i gallret. En liknande koppling sker mellan polaroner och peptidenheterna i polypeptider.

Med hjälp av simuleringar, författarna fann att det som avgör polarons förmåga att transportera energi delvis är kopplat till graden av symmetri hos elektroninteraktionen med gallret. En förutsägelse av deras modell är att ett konstant elektriskt fält, används tillsammans med slumpmässiga krafter orsakade av värme i cellmiljön, kan initiera och upprätthålla rörelsen av ett polaron längs en polypeptidkedja. Och detta elektriska fält matchar den konstanta energipotentialskillnaden som finns över membranet i en typisk cell.