光合作用反应中心的 ergotropy 分析
化学物理
2025-07-08 v1 介观与纳米尺度物理
生物物理
量子物理
摘要
我们采用量子玻尔茲坎德方程方法对光合作用 II 反应中心进行理论分析，其中以真实光谱密度计算了在 Redfield 和 Förster 水平的激子态和电荷转移速率。研究重点是 ergotropy，即在无能量损失的情况下从量子态中可提取的最大功。我们通过构建热力学意义上的被动态来计算 ergotropy。对于电子转移路径而言，涉及 与 之间电荷分离，以及经过三个依次电荷分离态的路径，能产生更高的 ergotropy，表明其更大的功提取能力，类似于量子能量电容。第三种路径绕过 配对，显示出显著降低的 ergotropy。这些差异源于由人口引起的在活性区和被动区之间的跃迁。我们的发现突显了生物系统如何利用非平衡人口结构来优化能量转换，连接了量子热力学原理与生物能源捕获。
引用
@article{arxiv.2507.04097,
title = {Ergotropy of a Photosynthetic Reaction Center},
author = {Trishna Kalita and Manash Jyoti Sarmah and Javed Akhtar and Himangshu Prabal Goswami},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.04097},
year = {2025}
}