Солнечная энергетика » Научные разработки

Как хорошо известно, растения и некоторые микроорганизмы усваивают энергию солнца с помощью процесса фотосинтеза. В очень упрощенном виде, механизм таков: фотон света ударяет по молекуле хромофора, которая в ответ испускает экситон — квант энергии. Этот экситон передается от одной молекулы хромофора к другой, пока не попадает в центр биохимической реакции, который расходует его на синтез веществ, из которых состоит все живое.

 

Так вот, передача экситона от молекулы к молекуле должна была бы быть хаотической и неэффективной, если бы не эффект «квантовой странности», благодаря которой квант может в один и тот же момент времени находиться одновременно в нескольких местах. Благодаря этому экситоны прокладывают одновременно множество путей к центру реакции, среди которых есть и кратчайшие. Ключевое условие для возникновения эффекта «квантовой странности», в данном случае — определенное расстояние между молекулами.

 

Хотя природа оттачивала этот механизм миллиарды лет, Белхер (которая занимается генной инженерией вирусов) и Ллойду (специалисту в области квантовой механики) удалось превзойти ее достижение всего примерно за десяток лет. После большой серии экспериментов они смогли с помощью генетических манипуляций вывести штамм вирусов с оптимальным расстоянием между хромофорами, которое обеспечило удвоение скорости движения экситонов.

 

«Это было действительно весело, — рассказал Белхер. — Мы, говорившие на совершенно разных [научных] языках, тесно сотрудничали, чтобы создать этот класс организмов, и проанализировать данные».

 

Разработка американо-итальянского коллектива может в перспективе пригодиться при разработке новых, более совершенных солнечных батарей, которые будут усваивать максимум энергии нашего светила.