Vad gör det möjligt för våra ögon att se? Det härrör från en reaktion som uppstår när fotoner kommer i kontakt med ett protein i våra ögon, kallas rhodopsin, som adsorberar fotoner som bildar ljus.

I en tidning publicerad i EPJ B , Federica Agostini, Universitetet Paris-Sud, Orsay, Frankrike, och kollegor föreslår en förfinad approximation av ekvationen som beskriver effekten av denna fotoexcitation på molekylernas byggstenar. Deras resultat har också konsekvenser för andra molekyler, såsom azobensen, en kemikalie som används i färgämnen. Den inkommande fotonen utlöser vissa reaktioner, vilket kan resultera, över tid, i dramatiska förändringar i egenskaperna hos själva molekylen. Denna studie ingick i ett särskilt jubileumsnummer av EPJ B för att hedra Hardy Gross.

Biokemiska molekyler är så komplexa att det skulle kräva alldeles för mycket datorkraft för att realistiskt förutsäga hur deras molekylära strukturer kommer att vikas på ett visst sätt – och därmed förvärva deras funktionaliteter – efter reaktioner som utlösts av fotonpåverkan. Istället, fysiker använder enklare, ungefärliga modeller för att förstå effekterna av inkommande fotoner på de mikroskopiska komponenterna i komplexa molekyler.

Specifikt, författarna modellerar effekten av en inkommande foton på elektroner och kärnor när elektronerna närmar sig ett exciterat tillstånd. De utför simuleringar med hänsyn till de specifika egenskaperna hos molekylens byggstenar, gör approximationerna något närmare den fysiska verkligheten av detta fenomen än tidigare arbete.

För att illustrera effektiviteten av deras tillvägagångssätt, författarna tillämpar det på ett enkelt exempel. De visar att atomkärnorna kan passera genom energibarriärerna som separerar stabila tillstånd med hjälp av en tunnlingsprocess. Kärnor kan också befolka det exciterade tillståndet efter att inkommande fotoner exciterar elektroner.