Некоторые биологические системы, существующие в условиях низкой освещенности, выработали уникальные белковые структуры, использующие квантово-динамические процессы для практически полного преобразования поглощаемого света в электрический заряд. Об исследовании, проясняющем этот механизм, способный революционизировать солнечную энергетику, рассказывается в журнале Nature Physics.

В Кэвендишской лаборатории университета Кембриджа (Великобритания) объектом изучения была избрана бактерия, живущая на глубинах более 2 км. В процессе эксперимента ученые смогли определить, каким образом в пигменто-протеиновом комплексе (PPC) предотвращается рассеивание энергии возбуждаемых светом экситонов при ее распространении по пигментной сети к реакционному центру. Потери экситонов на этом этапе — ключевая проблема как природных, так и синтетических солнечных ячеек.

В PPC данной бактерии, носящем название «комплекс Фенны-Меттью-Олсона», каждый поглощенный фотон вносит свой вклад в реакционный центр: это является критичным для выживания микроорганизма в условиях практически полной темноты. Природа такого процесса, утверждают ученые, выходит за рамки классической физики и базируется на явлении квантовой когерентности.

Новое понимание развившегося эволюционно способа стабилизации когерентности в экситонах и даже возобновления ее путем молекулярных вибраций, в конечном итоге, способно, помимо высокоэффективных солнечных батарей привести к появлению новых типов квантовых компьютеров и наноустройств, работающих при комнатных температурах.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI