Специалисты из Японии разработали уникальный сверхбыстрый микроскоп переходного поглощения, чувствительность которого приближается к уровню отдельных молекул. Эта технология позволит наконец понять, как растения и бактерии умудряются с невероятной эффективностью поглощать и преобразовывать свет, пишет Phys.org.
В основе фотосинтеза лежат сложные молекулярные антенны, собирающие свет. Однако эти структуры не идеальны: они постоянно флуктуируют и искажаются. Долгое время ученые считали, что такие неоднородности лишь мешают процессу, создавая «шум». Но как именно эти флуктуации влияют на сверхбыструю передачу энергии, оставалось загадкой.
Существующие методы, например, спектроскопия флуоресценции отдельных молекул, не позволяли увидеть всю картину целиком, особенно быстрые и многоступенчатые процессы. Новая технология решает эту проблему.
Микроскоп, созданный командой профессора Тору Кондо, объединяет уникальную оптическую систему, высокочувствительный детектор и синхронное усиление. Это позволяет проводить измерения с временным разрешением менее 200 фемтосекунд и пространственным разрешением около 300 нанометров. «Ключевым достижением является создание метода, который использует неоднородность как значимую информацию, а не просто усредняет ее как шум», — подчеркивает профессор Кондо.
Ученые уже протестировали микроскоп на искусственных агрегатах пигмента, имитирующих светособирающие антенны бактерий. Им удалось выявить два различных кинетических компонента процесса, которые невозможно было различить при обычных измерениях. Это доказывает, что неоднородность — не помеха, а ключ к пониманию эффективности фотосинтеза.
Новая технология открывает огромные перспективы не только для фундаментальной биологии. Она поможет в разработке новых материалов для солнечных батарей, органических светодиодов и молекулярной электроники, позволяя создавать устройства, вдохновленные природной эффективностью.
Тем временем в России создали экологичный гель для проработки семян. Инновационная разработка увеличивает урожайность, защищает от болезней и обеспечивает экологичную стимуляцию роста. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru