隐藏对称性增强光捕获系统中的量子输运
生物物理
2012-05-25 v1 介观与纳米尺度物理
生物大分子
量子物理
摘要
50多年来，我们已知光合作用系统以近乎单位量子效率捕获太阳能。然而，近期关于光合生物中激子能量输运过程中量子相干性的实验证据挑战了我们对这一基本生物学功能的理解。目前，尽管进行了大量研究，相干性与效率之间的因果关系仍存在争议。通过对网络上量子相干输运的广泛模拟研究，我们表明，具有中心对称哈密顿量的三维结构在统计上比随机排列更高效。此外，我们证明，硫细菌的Fenna-Matthews-Olson (FMO)复合物和海洋藻类隐藻PC645复合物的电子哈密顿量实验数据与这种中心对称性与量子效率的强相关性一致。这些结果表明，看似几何无序的复合物可能表现出一种隐藏对称性，这种对称性增强了发色团之间的能量输运。我们相信，我们的结果将激励研究在更现实的环境中探索近中心对称哈密顿量的性质，并揭示对称性在生物学中量子效应中的作用。揭示这些对称性可能为人工器件的开发开辟新的视角并提出新的设计原则。
引用
@article{arxiv.1205.5519,
title = {Hidden symmetries enhance quantum transport in Light Harvesting systems},
author = {Tobias Zech and Roberto Mulet and Thomas Wellens and Andreas Buchleitner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1205.5519},
year = {2012}
}
备注
7 pages, 5 figures