Nous sommes ici grâce à la photosynthèse. La lumière du soleil est transformée en nourriture pour les plantes et les animaux, et son sous-produit est l’oxygène. Bien que vitales pour la vie sur Terre, les informations les plus intimes de cette réaction en chaîne ont longtemps échappé aux scientifiques. C’est là que la mécanique quantique et la biologie se rencontrent. Et les chercheurs sont maintenant là aussi.
Au cours des dernières années, des instruments innovants ont commencé à fournir des observations sur le fonctionnement de la photosynthèse au niveau moléculaire. Cette toute nouvelle expérience correspond à d’autres recherches car elle porte sur la première étape de la procédure : l’absorption de la lumière. Les chercheurs ont pu montrer que la réaction chimique peut démarrer avec un seul photon, une seule particule de lumière.
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« Une quantité substantielle de travail, en théorie et expérimentalement, a en fait été effectuée dans le monde entier pour tenter de comprendre ce qui se passe après l’absorption d’un photon. Nous avons réalisé que personne ne parlait de la première étape. C’était toujours une préoccupation à laquelle il fallait répondre en détail », a déclaré le co-auteur principal Graham Fleming, du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) et professeur de chimie à l’UC Berkeley, a déclaré dans un communiqué.
Le concept selon lequel un seul photon déclencherait la réponse était logique et on a supposé que c’était le cas pendant un certain temps. Mais montrer que c’était indubitablement vrai n’a en fait pas été simple. Il fallait une combinaison d’experts et les dernières innovations en matière d’optique quantique et d’investigations biologiques.
La configuration comprenait un ensemble de photons qui serait créé spontanément par impulsions. Le premier photon – surnommé le « déclarer » – serait absorbé par un détecteur et l’absorption confirmerait que le second allait frapper l’échantillon, qui était constitué de molécules de chlorophylle provenant d’une bactérie photosynthétique.
Si l’échantillon se déclenche, il n’a pas été conçu pour commencer à fabriquer des sucres et de l’oxygène, mais pour libérer un photon divers, prêt à être repéré. Sur les 17,7 milliards de photons hérauts qu’ils ont émis, ils ont confirmé 1,6 million d’absorptions de photons uniques.
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« Si vous En fait, je n’ai qu’un seul photon, il est extrêmement simple de le perdre. C’était donc le problème fondamental de cette expérience, c’est pourquoi nous utilisons le photon déclaré « , a poursuivi Fleming.
L’expérience élargit notre compréhension de la photosynthèse, à la fois en tant que processus biologique crucial en soi et également en tant que méthode permettant de produire artificiellement la procédure avec une grande efficacité. Cela pourrait être utilisé pour produire des carburants verts, et bien plus encore.
« Je pense que la première chose est que cette expérience a révélé que vous pouvez en fait faire des choses avec des photons individuels. C’est un point très, très crucial « , co-auteur principal Birgitta Whaley. « La prochaine chose est, que pouvons-nous faire d’autre ? Notre objectif est d’étudier le transfert d’énergie de photons spécifiques à travers le complexe photosynthétique aux échelles temporelles et spatiales les plus rapides possibles. »
L’étude est publiée dans le revue Nature.
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