Обнаружена связь позволяющая энергии течь через материал без трения
Феноменальное открытие, произведенное исследователями из Чикагского университета, в котором изучается связь между фотосинтезом и экситонными конденсатами — состоянием физики, которое позволяет энергии течь через материал без трения.
Исследование, опубликованное в журнале PRX Energy, предполагает, что эти, казалось бы, несвязанные процессы могут иметь сходство на атомном уровне и могут предложить новые идеи для проектирования электроники.
Исследовательская группа под руководством профессора Дэвида Мацциотти специализируется на моделировании сложных взаимодействий атомов и молекул, чтобы понять их свойства и потенциальные технологические применения. В этом исследовании они сосредоточились на моделировании процессов фотосинтеза на молекулярном уровне.
Во время фотосинтеза, когда фотон солнца попадает на лист, он вызывает изменение в определенной молекуле, что приводит к высвобождению электрона. Этот электрон вместе с образовавшейся «дыркой» в молекуле может перемещаться по листу, неся солнечную энергию, чтобы облегчить производство сахаров для растения. Вместе электрон и дырка образуют «экситон».
При анализе движения нескольких экситонов исследователи заметили закономерности, напоминающие поведение экситонов в конденсате Бозе-Эйнштейна, состоянии вещества, которое позволяет энергии течь с нулевым трением. Это неожиданное открытие позволяет предположить, что экситоны в листе могут вести себя так же, как экситонные конденсаты, даже при комнатной температуре и в неупорядоченных структурах.
В то время как экситонные конденсаты обычно наблюдаются при очень низких температурах, исследователи обнаружили «острова» конденсатов, образующихся в системе листа, которые могут улучшить передачу энергии и потенциально удвоить эффективность. Это открытие открывает возможности для разработки синтетических материалов с повышенной эффективностью для технологий будущего.
Результаты исследования согласуются с более широким подходом исследовательской группы к рассмотрению локальных электронных корреляций как важных факторов в понимании сложных процессов, таких как фотосинтез. Эти взаимодействия между атомами и молекулами очень сложны и трудны для точного моделирования, но исследователи считают, что включение локальных корреляций имеет решающее значение для понимания истинной работы природы.
Таким образом, исследование предполагает удивительную связь между фотосинтезом и конденсатом экситонов, проливая свет на потенциал усиленной передачи энергии в природных системах. Полученные данные открывают новые перспективы для проектирования электроники и разработки синтетических материалов, которые могут повысить эффективность даже в условиях окружающей среды. Подход исследовательской группы подчеркивает важность учета локальных электронных корреляций для более глубокого понимания сложных процессов в природе.
Экситоном можно ознакомиться здесь: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BA%D1%81%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%BD
Оригинальная статья: https://scitechdaily.com/quantum-physics-in-a-leaf-scientists-discover-link-between-photosynthesis-and-the-fifth-state-of-matter/?expand_article=1
