пятница, 20 апреля 2012 г.

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергиейНачало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом электронного трансфера на расстояние, примерно равное 3 нм. Этот процесс является прямой аналогией разделения зарядов под действием света в фотоэлектрических ячейках.

Научная группа, состоящая из сотрудников Аргоннской национальной лаборатории и Университета Нотр-Дам (оба — США), провела серию экспериментов, с тем чтобы понять, каким именно образом осуществляется начальный этап фотосинтеза. Применяя поляризационную ультрабыструю селективную спектроскопию на РЦ-монокристаллах, учёным удалось выделить фотохимический процесс, специфичный только для центрального кофактора, и, исходя из этого, идентифицировать нанометровый делокализованный характер созданных светом первых возбуждённых состояний.

До сих пор постоянные перекрытия спектральных характеристик кофакторов не позволяли нам получать ясную картину спектрального и временнóго откликов для каждого кофактора в отдельности при абсорбции фотона, что сильно ограничивало наше понимание сложной фотохимической функции в РЦ. С применением ультрабыстрых спектрометров с транзиентной абсорбцией индивидуальные кофакторы в монокристаллах РЦ изучались посредством точной ориентации поляризации импульсов накачки и регистрации по кристаллографическим осям монокристалла.

В итоге исследователям удалось получить более чистую, более детализированную картину первых шагов процесса конверсии фотосинтетической энергии. Так была идентифицирована роль делокализованных возбуждённых состояний и заложена основа нового подхода к постановке эксперимента и анализу полученных данных в случае изучения необычной эффективности светосберегающего процесса и процесса разделения зарядов в природном фотосинтезе.

Подробности и результаты исследования приведены в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам Аргоннской национальной лаборатории.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)

Кембрийским взрыв связан с крупнейшей за миллиард лет геологической аномалией
Так называемый Кембрийский взрыв был спровоцирован быстрым насыщением океана минералами и ощелачиванием воды, считают американские геологи, изучившие большой объем данных по Великому несогласию – крупнейшей за последний миллиард лет геологической аномалии в истории Земли. «Кембрийский взрыв» (впрочем, палеонтологи употребляют этот термин с осторожностью, так как формирование основных типов животн...
  (читать дальше)

Обнаружен первый в истории портрет трансвестита
Картина XVIII века, проданная в Нью-Йорке британской галерее под видом «женщины в шляпе с пером», оказалась изображением мужчины в женском наряде, то есть первым в мире портретом трансвестита. Полотно, которое теперь называется «Шевалье д’Эон», находится в собрании лондонского коллекционера и историка искусств Филипа Мулда и вскоре может стать постоянным экспонатом Британской национальной портре...
  (читать дальше)

Учёные взяли под механический контроль органический катализатор
Британские химики разработали органический катализатор, который может механически включаться и выключаться просто при изменении рН среды. На основании полученных результатов учёные предполагают, что подобная активация/деактивация каталитической активности может быть организована для очень широкого круга похожих по строению катализаторов, используя самые разные внешние триггеры — свет, температуру ...
  (читать дальше)

Создано пять новых видов нуклеиновых кислот
Учёным удалось осуществить перенос генетической информации между ДНК и несколькими видами новых нуклеиновых кислот, собранных на иной углеводной основе. Нуклеиновых кислот не слишком много: если отбросить пространственно-структурные разновидности и сосредоточиться только на химическом строении, мы останемся с двумя хорошо известными ДНК и РНК. Для хранения генетической информации подходят обе, х...
  (читать дальше)

Как увеличить энергетический потенциал рек, впадающих в моря
Нгай Йин Йип и Менахем Элимелех из Йельского университета (Коннектикут, США) провели исследование границ возможностей осмотических электростанций по утилизации энергии смешивания пресной и солёной воды в местах впадения рек в моря. Из отчёта, опубликованного в журнале Environmental Science & Technology, следует нечто парадоксальное: экономическая эффективность осмоЭС будет выше, если они... сн...
  (читать дальше)

Пересадка фоторецепторов устранила слепоту
Учёные добились возврата зрения слепой мыши, пересадив ей в сетчатку клетки-предшественники палочек. Исследователи из Лондонского университетского колледжа (Великобритания) сумели восстановить зрение слепой мыши, пересадив в её сетчатку клетки-предшественницы палочек. Как известно, фоторецепторы в нашем глазу делятся на две группы: палочки и колбочки. Палочки чувствуют самые незначительные кол...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)