Təbiət kvant enerjini sürətli ötürmək üçün dolaşıqlığından istifadə edir

     Fotosintez və digər təbii proseslər molekullar arasında enerjinin sürətli və effektiv hərəkətindən asılıdır. Günəş işığı yarpağa düşdükdə, enerji toplanıb istifadə olunmazdan əvvəl zülal strukturlarından keçməlidir. Onilliklər boyu alimləri maraqlandıran sual bu olub: kvant mexanikası fotosintezin bu qədər yüksək effektivliyində hər hansı rol oynayırmı? ABŞ-dan olan tədqiqatçılar kvant dolaşıqlığının həqiqətən də bu prosesi sürətləndirdiyinə dair sübutlar aşkar ediblər. Rice Universitetinin komandası tərəfindən aparılan modelləşdirmə göstərib ki, enerji molekulyar sahələr arasında daha sürətlə ötürülür, əgər o, ilkin olaraq dolaşıq, delokalizə olunmuş vəziyyətdədirsə, bir nöqtədə toplanmayıbsa. Bu nəticələr süni fotosintez sistemlərinin layihələndirilməsində yeni prinsiplərin yaranmasına və daha effektiv günəş texnologiyalarının inkişafına səbəb ola bilər.

     Tədqiqat üçün qrup 2 zonadan ibarət sadələşdirilmiş molekulyar model qurub: enerji udulan donor zonası və sonda enerjinin çatmalı olduğu akseptor zonası. Enerji bu iki son mövqe arasında tədricən hərəkət edirdi: çox vaxt qısa sıçrayışlarla, bəzən isə uzun sıçrayışlarla. Tədqiqatçılar həmçinin mühitin təsirini də nəzərə alıblar, məsələn, enerjinin axışına mane ola və ya onu sürətləndirə biləcək vibrasiyaları. Alimləri düşündürən əsas sual sadə idi: əgər enerji ilkin olaraq bir yerdə lokallaşdırılıbsa, yoxsa bir neçə donor sahəsi üzrə kvant superpozisiyasında yayılıbsa, o daha sürətlə hərəkət edirmi? “Təhrikin ilkin delokalizasiyası bir neçə zonada enerji ötürülməsini sürətləndirir, bunu yalnız bir zonadan başlamaqla əldə etmək mümkün deyil” - deyə tədqiqatın həmmüəllifi Guido Pagano bildirib.

     Alim qeyd edib ki, bu üstünlük xarici maneələrin mövcudluğunda belə qorunub saxlanılır. “İlkin vəziyyətin delokalizə olunmuş kvant vəziyyətində olması sistemə daha çox imkan verir. Bizim modelləşdirməmiz göstərir ki, bu əlavə koherentlik mühitdəki maneələrin mövcudluğuna baxmayaraq, akseptora daha sürətli ötürülməni təmin edir” - deyə o bildirib. Dolaşıq ilkin vəziyyətlər üçün nəticələr sabit sürət artımını göstərib. Enerji ötürülməsi geniş qarşılıqlı təsirlər spektrində daha yüksək sürəti saxlayıb. Bu o deməkdir ki, təbiət dolaşıqlıq və koherentlikdən istifadə edərək həyəcan ötürülməsi sürətini optimallaşdıra və bununla da prosesin dayanıqlığını artıra bilər. Əgər təbii sistemlər effektivliyi artırmaq üçün kvant effektlərindən istifadə edirsə, mühəndislər də süni sistemlər yaradarkən onlardan faydalana bilərlər. Məsələn, yeni fotoelementlərdə koherentlik enerjinin daha səmərəli ötürülməsinə, itkilərin azaldılmasına və məhsuldarlığın artırılmasına xidmət edə bilər.