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光合生物可將光能轉(zhuǎn)化為生命所需的化學(xué)能。6月14日發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究，揭示了這種有機(jī)化學(xué)反應(yīng)對(duì)單個(gè)光子很敏感。這一發(fā)現(xiàn)鞏固了科學(xué)家對(duì)光合作用的理解，有助于回答有關(guān)生命如何在量子物理學(xué)和生物學(xué)相遇的最小尺度上運(yùn)作的問題。

研究人員建立了一個(gè)光子源，通過“自發(fā)參數(shù)下轉(zhuǎn)換的過程”產(chǎn)生一對(duì)光子。在每個(gè)脈沖期間，第一個(gè)光子“先驅(qū)”被一個(gè)高靈敏度的探測(cè)器觀察到，這證實(shí)了第二個(gè)光子正在前往從光合細(xì)菌中提取的光吸收分子結(jié)構(gòu)的組裝樣本。在樣品附近設(shè)置了另一個(gè)光子探測(cè)器，用于測(cè)量光合結(jié)構(gòu)在吸收原始光子對(duì)的第二個(gè)“預(yù)示”光子后發(fā)射的低能光子。

實(shí)驗(yàn)中使用的光吸收結(jié)構(gòu)LH2，已被廣泛研究。眾所周知，800納米波長的光子被LH2中的9個(gè)細(xì)菌葉綠素分子環(huán)吸收，導(dǎo)致能量傳遞到第二個(gè)18個(gè)細(xì)菌葉綠素分子環(huán)，后者可發(fā)射850納米的熒光光子。在原生細(xì)菌中，來自光子的能量將繼續(xù)轉(zhuǎn)移到后續(xù)分子，直到它啟動(dòng)光合作用的化學(xué)反應(yīng)。但在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)LH2與其他細(xì)胞機(jī)器分離時(shí)，對(duì)850納米光子的檢測(cè)是該過程已被激活的明確標(biāo)志。

研究人員分析了超過177億個(gè)先驅(qū)光子探測(cè)事件和160萬個(gè)先驅(qū)熒光光子探測(cè)事件，以確保觀測(cè)結(jié)果只能歸因于單光子吸收，并且沒有其他因素影響結(jié)果。（張夢(mèng)然）

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