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martes, 16 de diciembre de 2014

Física cuántica y fotosíntesis III. Transporte cuántico VS transporte semi-cuántico

Viene de: Física Cuántica y Fotosíntesis II. Transporte asistido por decoherencia

Empecemos con un pequeño resumen de lo que hemos visto hasta ahora en los post anteriores.

En el primer post, Primeros experimentos, vimos que experimentos espectroscópicos nos muestran oscilaciones en el transporte de energía en complejos fotosintéticos. Estas oscilaciones indican que puede haber efectos cuánticos, coherencia, que duran mucho más de lo que sería esperable. Mencionamos además, que la eficiencia de este proceso es muy alta, cercana al 100%. 

En el segundo post, Transporte asistido por decoherencia, vimos el mecanismo más popular para explicar esta alta eficiencia.el sistema que estudiamos, el Fenna-Mathew-Olson (FMO), fue analizado por Adolf y Renger [1], calculando los datos que necesitamos para estudiarlo (lo que se denomina el Hamiltoniano Adolf-Renger). Si tomamos estos datos y simulamos el transporte en el complejo mediante la ecuación de Schrödinger, la eficiencia cuántica no es muy alta. Sin embargo, si se reduce algo el carácter cuántico del transporte, añadiendo algo de decoherencia, la eficiencia aumenta rápidamente. Esa es la esencia del transporte asistido por la decoherencia.

Sin embargo, hay quien se hizo la siguiente pregunta. ¿Por qué iría la evolución en la dirección de crear un sistema muy complejo, que permite que haya efectos cuánticos que duran más de lo esperado, para luego mejorarlo a base de eliminar el efecto cuántico? ¿No sería más lógico que fuera más eficiente cuanto más cuántico sea? 

viernes, 28 de noviembre de 2014

Física Cuántica y Fotosíntesis II. Transporte asistido por decoherencia

Anteriormente: Física Cuántica y Fotosíntesis I. Primeros experimentos.

Ya leímos en el anterior post que los experimentos indican que puede haber efectos cuánticos en el transporte de energía de un complejo fotosintético, el Fenna-Mathew-Olson o FMO. Los datos esenciales que tenemos que recodar son los siguientes: 

1. Los experimentos de espectroscopía muestran oscilaciones en la energía del sistema, indicando que el transporte de energía puede ser cuántico.

2. El transporte in vivo de energía en este sistema tiene una eficiencia muy alta, cercana al 100%. 

3. Este complejo pertenece a bacterias que viven en unas condiciones muy precarias, recibiendo un fotón de luz por minuto o incluso por hora. Como el proceso fotosintético dura unos cuantos femtosegundos ($10^ {-5} s$) la probabilidad de recibir un fotón cuando el proceso aún no ha terminado es nula. 

Al final del post nos quedamos con una pregunta abierta. ¿Es este proceso eficiente porque es cuántico?