Fotosintezin əsasında kvant mexanikasının dayandığı məlum olub
07.02.2025 / Maraqlı məlumatlar
Günəş enerjisinin effektiv şəkildə kimyəvi enerjiyə çevrilməsi və sonradan saxlanılması mühəndislərin uzun illərdir arzuladığı bir məqsəddir. Təbiət isə bu problemi milyardlarla il əvvəl həll edib. Söhbət, fotosintez prosesindən gedir. Bitkilərdə günəş işığı ani olaraq və demək olar ki, heç bir itki olmadan kimyəvi enerjiyə çevrilir. Yeni tədqiqat bu prosesdə əsas rolun kvant mexanikasına məxsus olduğunu göstərir. Kvant superpozisiya fenomenini klassik fizika baxımından tam başa düşmək mümkün deyil.
Buna baxmayaraq, bu hadisə yaşıl bitkilərdə və fotosintez həyata keçirən bakteriyalar kimi digər orqanizmlərdə daim baş verir. Lakin elm adamları hələ də bu prosesin dəqiq mexanizmini tam təsvir edə bilməyiblər. Münhen Texniki Universitetinin professoru Jürgen Hauer və onun həmkarları xlorofilin işləmə mexanizmini öyrənmək istiqamətində ilk addımı atıblar. Xlorofil bitkilərə yaşıl rəng verən piqmentdir və onun fəaliyyəti fotosintezin əsasını təşkil edir.
Bu araşdırmanın nəticələrinin süni fotosintez sistemlərinə tətbiqi günəş enerjisinin daha səmərəli istifadəsinə kömək edə bilər. "Bitki yarpağı işığı udduqda, elektronların həyəcanlanma enerjisi hər bir xlorofil molekulunun bir neçə fərqli vəziyyəti arasında paylanır. Bu, həyəcanlanmış hallar superpozisiyası adlanır", – deyə Jürgen Hauer bildirib. Alman alimləri xlorofilin işığı udduğu elektromaqnit şüalanması spektrinin 2 optik diapazon sahəsini araşdırıblar:
- Aşağı enerjili Q sahəsi – sarı və qırmızı-narıncı arasında
- Yüksək enerjili B sahəsi – mavi və yaşıl arasında.
Birinci sahə kvant mexanikası ilə əlaqəli iki fərqli elektron vəziyyətindən ibarətdir. Bu əlaqə molekul daxilində enerjinin itkisiz ötürülməsini təmin edir. Daha sonra sistem "soyuma" prosesi vasitəsilə rahatlaşır, yəni enerjini istilik şəklində xaric edir. Laboratoriya təcrübələri və alimlərin aparmış olduqları kompüter modelləşdirmələri göstəriblər ki, kvant-mexaniki effektlər bioloji proseslərə həlledici təsir göstərir.
Hindistanlı alimlər bitkilərdə ionların və suyun gövdə və yarpaqlardan hərəkətini günün vaxtına bağlı olaraq diqqətlə araşdırıblar. Onlar bu prosesin sirkad ritmləri ilə dəyişən elektrik potensialına malik olduğunu aşkar ediblər. Bu kəşf bitkilərin bioloji saatlarının necə işlədiyini daha yaxşı anlamağa kömək edir. Bioloji saatlar bitkilərə ətraf mühitin dəyişən şərtlərinə - məsələn, gecə-gündüz dövrünə uyğunlaşmağa imkan verir. Bu biliklər bu proseslərin süni sistemlərdə təkrarlanmasına da töhfə verə bilər.
