科学家用特殊的镜子“囚禁”光线以促进光合作用

2022-11-29 16:30:57 来源：cnBeta

【资料图】

科学家们看到了操纵或模仿自然光合作用过程的巨大潜力，这可能带来新形式的清洁燃料，吸收二氧化碳的方法或帮助药物发现。瑞典隆德大学的一个团队展示了如何利用精心布置的镜子来捕获光线，并为光合作用的收获提供动力。

光合作用是植物将太阳光、二氧化碳和水转化为化学能的过程。人工形式的光合作用可能通过使用太阳能电池和电解器将水分裂成氢气，或通过半透明材料塑造成人工叶子，通过化学反应将阳光转化为能量来重现这一过程。

当涉及到为生物体内的光合作用加速时，我们也看到了有希望的进展，例如特殊的电极设计可以提高光合作用细菌的能量收集能力。隆德大学的新研究遵循类似的思路，科学家们利用光合紫色细菌的光收集机制进行研究。

这些复合物由蛋白质和叶绿素分子组成，它们将光能转移到另一个被称为反应中心的复合物上，后者反过来驱动生物体的细胞代谢。这些"天线"复合物被放置在两个光镜之间，这两个光镜的间距仅为纳米级别。

该团队的实验示意图，涉及光合紫色细菌的镜子和采光复合物图像来源/Tönu Pullerits

隆德大学化学物理学教授Tönu Pullerits说："我们将所谓的光合作用天线复合物插入两面镜子之间，这两面镜子作为一个光学微腔，相距仅几百纳米。可以说，我们以一种囚禁的方式抓住了在镜子之间来回反射的光线。"

通过激光光谱学研究这一过程，科学家们观察到反射的光和天线复合物之间更强的相互作用，反过来又"大大延长了激发状态的寿命"。这反过来可以产生一种涟漪效应，加速能量的转移，最终使光合作用的关键因素之一变得更快、更有效。

"我们现在已经在一个漫长的旅程中迈出了几个初步的步骤，"Pullerits说。"可以说，我们已经确定了一个非常有希望的方向。"

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

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