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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》雜志上的一項研究，揭示了這種有機化學(xué)反應(yīng)對單個光子很敏感。這一發(fā)現(xiàn)鞏固了科學(xué)家對光合作用的理解，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作的問題。

研究人員建立了一個光子源，通過“自發(fā)參數(shù)下轉(zhuǎn)換的過程”產(chǎn)生一對光子。在每個脈沖期間，第一個光子“先驅(qū)”被一個高靈敏度的探測器觀察到，這證實了第二個光子正在前往從光合細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)置了另一個光子探測器，用于測量光合結(jié)構(gòu)在吸收原始光子對的第二個“預(yù)示”光子后發(fā)射的低能光子。

實驗中使用的光吸收結(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個細菌葉綠素分子環(huán)吸收，導(dǎo)致能量傳遞到第二個18個細菌葉綠素分子環(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，直到它啟動光合作用的化學(xué)反應(yīng)。但在實驗中，當(dāng)LH2與其他細胞機器分離時，對850納米光子的檢測是該過程已被激活的明確標志。

研究人員分析了超過177億個先驅(qū)光子探測事件和160萬個先驅(qū)熒光光子探測事件，以確保觀測結(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。（張夢然）

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