Квантовая физика встречается с генной инженерией. Ученые использовали модифицированные вирусы для квантового улучшения переноса энергии. Новая работа открывает путь к созданию недорогих и эффективных солнечных батарей или катализаторов, управляемых светом.
Природа обладает способностью почти на 100 % использовать солнечную энергию. Другими словами, растения способны транспортировать энергию солнечного света от рецепторов к реакционным центрам, где она может быть использована. В случае с растениями она используется для получения пищи, и её эффективность намного выше, чем даже у самых лучших солнечных батарей.
Однако один из способов, с помощью которого растения достигают такой эффективности, заключается в использовании экзотических эффектов квантовой механики, которые иногда называют «квантовой странностью». Эти эффекты, в том числе способность частицы существовать одновременно в нескольких местах, были использованы исследователями в последнем эксперименте.
При фотосинтезе фотон попадает на рецептор, называемый хромофором, который, в свою очередь, образует экситон — квантовую частицу энергии. Этот экситон переходит от одного хромофора к другому, пока не достигнет реакционного центра, где энергия используется для создания молекул. Однако этот путь перехода является случайным и неэффективным, если только не использовать квантовые эффекты, которые позволяют ему проходить сразу по нескольким путям.
В этом последнем исследовании учёные использовали генно-модифицированные вирусы. Этот вирус способен связываться с несколькими синтетическими хромофорами — органическими красителями. Исследователи создали множество разновидностей вируса и выбрали наиболее эффективную.
В итоге исследователям удалось более чем в два раза увеличить скорость экситонов и расстояние, которое они преодолевали до рассеивания. Это значительно повысило эффективность процесса. В частности, это доказательство концепции может иметь огромное значение для создания недорогих и эффективных солнечных батарей.