Biyoloji
Fotosentez ile Maddenin Beşinci Hali Arasındaki Bağlantı
Chicago Üniversitesi'ndeki bilim adamları, fotosentez ile enerjinin sürtünme olmadan akmasına izin veren bir fizik durumu olan eksiton yoğunlaşmaları arasında bir bağlantı buldular. Tipik olarak oda sıcaklığının çok altındaki malzemelerle ilişkilendirilen bu şaşırtıcı bulgu, gelecekteki elektronik tasarımı bilgilendirebilir ve karmaşık atomik etkileşimlerin çözülmesine yardımcı olabilir.
Bir laboratuvarın içinde bilim adamları, atomları neredeyse mutlak sıfıra kadar soğuttuklarında oluşan garip bir duruma hayret ediyorlar. Ağaçlar pencerelerinin dışında güneş ışığını toplar ve onları yeni yapraklara dönüştürür. İkisi ilgisiz görünüyor ancak Chicago Üniversitesi'nden yapılan yeni bir çalışma, bu süreçlerin yüzeyde göründükleri kadar farklı olmadığını öne sürüyor. RX Energy'de yayınlanan çalışma, fotosentez ile eksiton yoğuşmaları arasında atomik düzeyde bağlantılar buldu. Enerjinin bir malzeme boyunca sürtünmesiz bir şekilde akmasına izin veren garip bir fizik durumu. Yazarlar, bulgunun bilimsel olarak ilgi çekici olduğunu ve elektronik tasarımı hakkında düşünmek için yeni yollar önerebileceğini söyledi.
Mazziotti'nin laboratuvarı, ilginç özellikler sergileyen atomların ve moleküllerin karmaşık etkileşimlerini modellemede uzmanlaşmıştır. Bu etkileşimleri çıplak gözle görmenin bir yolu yoktur, bu nedenle bilgisayar modellemesi bilim insanlarına davranışın neden meydana geldiğine dair bir pencere verebilir ve ayrıca geleceğin teknolojisini tasarlamak için bir temel sağlayabilir.
Güneşten gelen bir foton bir yaprağa çarptığında, özel olarak tasarlanmış bir molekülde bir değişikliğe yol açar. Enerji bir elektronu serbest bırakır. Elektron ve bir zamanlar olduğu delik artık yaprağın etrafında dolaşabilir ve güneşin enerjisini bitki için şeker yapmak üzere kimyasal bir reaksiyonu tetiklediği başka bir alana taşıyabilir. Bu gezici elektron ve boşluk çifti birlikte "eksiton" olarak adlandırılır. Ekip kuşbakışı bir görüntü alıp birden fazla eksitonun nasıl hareket ettiğini modellediğinde tuhaf bir şey fark ettiler. Eksitonların yollarında oldukça tanıdık görünen modeller gördüler.
Aslında, Bose-Einstein yoğuşması olarak bilinen ve bazen 'maddenin beşinci hali' olarak bilinen bir malzemedeki davranışa çok benziyordu. Bu malzemede, eksitonlar aynı kuantum durumuna bağlanabilir hepsi mükemmel bir uyum içinde çalan bir dizi çan gibi. Bu, enerjinin malzeme etrafında sıfır sürtünme ile hareket etmesini sağlar.
Eksitonların yollarında oldukça tanıdık görünen modeller gördüler.
Schouten, Sager-Smith ve Mazziotti tarafından oluşturulan modellere göre, bir yapraktaki eksitonlar bazen eksiton yoğunlaşma davranışına benzer şekillerde bağlantı kurabilir.
Eksiton yoğuşmaları, yalnızca malzeme oda sıcaklığının önemli ölçüde altına soğutulduğunda görülmüştür. Mazziotti, bunun geleceğin teknolojisi için sentetik malzemeler üretmek için bazı yeni olanaklar açtığını söyledi.
Fotosentez gibi süreçlerde atomlar ve moleküller arasındaki etkileşimler inanılmaz derecede karmaşıktır bir süper bilgisayarın bile üstesinden gelmesi zordur bu nedenle bilim adamları, geleneksel olarak, onları ele almak için modellerini basitleştirmek zorunda kaldılar. Ancak Mazziotti, bazı kısımların bırakılması gerektiğini düşünüyor: "Doğanın gerçekte nasıl çalıştığını yakalamak için elektronların yerel korelasyonunun gerekli olduğunu düşünüyoruz." dedi.
Makale: journals.aps.org
