非平衡集体振荡作为模型蛋白中的声子凝聚

在本文的第一部分（理论部分），大分子非平衡集体振荡的激发被描述为一种经典声子凝聚现象。如果将大分子建模为一个开放系统，即它受到外部能量供给并与热浴接触以耗散多余能量，则正常模式之间的内部非线性耦合会使系统在能量输入率超过阈值时经历非平衡相变。这种转变发生在能量在正常模式之间非相干分布的状态，向输入能量被引导至最低频率模式从而导致整个分子相干振荡的状态之间。本文提出的模型是作为H. Fröhlich很久以前提出的一个量子模型的经典对应物而推导出来的，该量子模型旨在解释酶反应的巨大速度。在本文的第二部分（实验部分），我们展示了这种现象确实可能发生。两种不同且互补的THz近场光谱技术，即等离子体整流天线和微线近场探针，在两个不同的实验室中被用来消除伪影。通过研究一种模型蛋白BSA（牛血清白蛋白）的水溶液，我们发现当该蛋白通过光泵浦被驱动到稳态非热平衡状态时，在0.314 THz左右表现出一个显著的吸收特征。实验结果与第一部分建立的理论在定性上非常吻合，并与一个理论结果在定量上极其吻合，该理论结果允许将观测到的光谱特征识别为整个分子的集体振荡。