人工光合作用复合体中能量与电荷转移的量子效应
生物物理
2015-05-28 v1 量子物理
摘要
我们研究了一种轮状人工光合作用天线-反应中心复合体中能量与电荷转移的量子动力学。该复合体由六个捕光发色团和一个电子受体富勒烯组成。为描述飞秒时间尺度上的量子效应，我们推导了该光合作用复合体在与高斯热浴接触下的海森堡算符的精确非马尔可夫方程组。利用这些方程组，我们可以分析强系统-热浴相互作用区域，其中重组能与位点间激子耦合处于同一量级。我们表明，初始激发的天线发色团的能量被有效地汇集到卟啉-富勒烯反应中心，并在几皮秒内建立起电荷分离态，量子产率约为95%。在单激子区域，当一个天线发色团被初始激发时，我们观察到能量在两个共振天线发色团之间的量子拍频，退相干时间约为100飞秒。我们还分析了双激子区域，即反应中心中涉及的两个卟啉分子被初始激发时。在此区域，我们获得了富勒烯分子上电荷的显著量子振荡，退相干时间约为20飞秒（在液氮温度下）。这些结果展示了直接探测人工光合作用系统中量子效应的一种途径。
引用
@article{arxiv.1106.6150,
title = {Quantum effects in energy and charge transfer in an artificial photosynthetic complex},
author = {Pulak Kumar Ghosh and Anatoly Yu. Smirnov and Franco Nori},
journal= {arXiv preprint arXiv:1106.6150},
year = {2015}
}