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科技日報記者?張夢然

光合生物可將光能轉化為生命所需的化學能。6月14日發表在《自然》雜志上的一項研究，揭示了這種有機化學反應對單個光子很敏感。這一發現鞏固了科學家對光合作用的理解，有助于回答有關生命如何在量子物理學和生物學相遇的最小尺度上運作的問題。

圖片來源：伯克利實驗室

研究人員建立了一個光子源，通過“自發參數下轉換的過程”產生一對光子。在每個脈沖期間，第一個光子“先驅”被一個高靈敏度的探測器觀察到，這證實了第二個光子正在前往從光合細菌中提取的光吸收分子結構的組裝樣本。在樣品附近設置了另一個光子探測器，用于測量光合結構在吸收原始光子對的第二個“預示”光子后發射的低能光子。

實驗中使用的光吸收結構LH2，已被廣泛研究。眾所周知，800納米波長的光子被LH2中的9個細菌葉綠素分子環吸收，導致能量傳遞到第二個18個細菌葉綠素分子環，后者可發射850納米的熒光光子。在原生細菌中，來自光子的能量將繼續轉移到后續分子，直到它啟動光合作用的化學反應。但在實驗中，當LH2與其他細胞機器分離時，對850納米光子的檢測是該過程已被激活的明確標志。

研究人員分析了超過177億個先驅光子探測事件和160萬個先驅熒光光子探測事件，以確保觀測結果只能歸因于單光子吸收，并且沒有其他因素影響結果。