绿色硫细菌光合色素簇结构与功能关系：在自然阳光下的效率

对 Chlorobium Tepidum 绿色硫细菌（GSB）中包含超过十万个叶绿素分子、规模相当于自然界的光合色素簇进行了大规模光-物质相互作用模拟。本文模型化了从阳光吸收到在热浴中捕获反应中心（RC）中的激子能量传递的整个过程。能量传递采用辐射非厄米特哈姆顶罗模型，并求解能量群的方程。阳光泵送建模为带有考虑日-地距离衰减系数的黑体辐射。考虑了典型的 GSB 色素簇的圆柱结构，以及规模相当于自然界的二聚体基座。我们的分析表明，在自然阳光下，GSB 光合色素簇中，每单位时间到达 RC 的激子数与 RC 关闭速率相匹配，内部效率接近 80%。我们还考虑了圆柱结构，其中偶极矩的取向不符合自然取向。具体而言，我们连续变化过渡偶极矩相对于圆柱主轴的角度，聚焦于所有偶极矩均平行于圆柱轴的情况。我们也考虑偶极矩随机取向的重要情况。在所有情况下，光谱收集效率均低于自然结构，表明光谱收集对偶极矩的特定取向高度敏感。我们的结果有助于更好地理解 GSB 光合色素簇中结构与功能之间的关系，可为设计高效光谱收集装置提供指导。