研究发现分子振动可提高光合作用效率(2)

　　研究小组从树叶里抽取所谓的光系统II反应中心。位于植物细胞叶绿体的光系统II是蛋白质和色素的集合。它还是目前已知唯一的利用太阳能将水分离成氢和氧的自然酶。

　　为了获得样本，研究人员从杂货店里获得了一袋菠菜叶。“我们移除了茎和脉络，并将它放进搅拌机里然后进行好几步的抽取，从而从细胞膜里移除蛋白复合物，但同时保证它们的完整。这个特殊的系统非常有吸引力，因为电荷分离过程发生的极其高效，在人工材料里，我们有很多很好的可以创造电荷分离的光吸收器和系统，但维持这个分离过程足够久以抽取它进行有用的工作却非常困难。在光系统II反应中心里，这个问题被很好的解决。”

　　研究人员利用独特的光谱学方法以激起光系统II复合物并检测产生的信号。通过这种方式他们获得了有关树叶能量和电荷的通道的见解。“我们可以小心的追踪整个过程。” 奥格尔维说道。“我们可以调查能量传递的地点以及发生电荷分离的时间。”

　　科学家们收集的光谱信号包含较长的回声，能够揭示电荷分离过程中特定的振动运动。“我们发现当能级的间隔接近振动频率，我们就可以提高电荷分离，” 奥格尔维说道。“这有点类似水桶队列：你传输给下一条线的水量取决于每个人正确的计时以及合适的运动以最大化生产量。这个实验告诉了我们用于光系统II反应中心里电荷分离的重要计时和运动。” 奥格尔维设想未来利用这些信息逆转这个过程——设计某种具有合适的振动和电子结构的材料以模拟这种高效的电荷分离过程。