自然界造就的非互易性光捕获纳米天线

我们目前对光合作用机制的理解大多来自光谱学。然而，经典无线电天线的定义可以扩展到光学领域，用以讨论光捕获天线的功能。在我们先前提出的环形天线模型基础上，我们进一步提供了若干物理解释，探讨细菌光捕获器的非互易特性。我们解释了反应中心非血红素铁的功能，并给出了光捕获器每个模块由一个类胡萝卜素、两个短α-螺旋多肽和三个细菌叶绿素组成的原因；我们还解释了光捕获器的环形形状、其特征长度的上限、观测到的长寿命光谱信号所起的功能作用，以及观测到的光子反聚束现象。基于这些分析，我们分析了耐辐射细菌（Deinococcus radiodurans）可能使用的两种机制，以及一种古菌（Haloquadratum walsbyi）的非互易性。其中涉及的物理原理可用于设计人工光捕获器、光学传感器、无线充电器、无源超普朗克热辐射器、光催化制氢器以及辐射防护罩。特别是，它可以预测应使用何种粒子将太阳光分离到光伏和热利用波段，以提高太阳能电池的效率。