Ученые испытывают квантовые эффекты на генномодифицированных вирусах

С помощью опытов на ДНК вирусов, ученые научились ускорять передачу энергии с помощью квантовых эффектов.

Источник/Разработчик

Исследователи из MIT: prof. Angela Belcher, эксперт в вирусной инженерии с уклоном на передачу энергии; Seth Lloyd, эксперт по квантовым теориям и их применениям.
Совместно с итальянской энергетической компанией Eni (лаборатория в г. Novara, Italy).

Описание

В результате взаимодействия ученых из разных отраслей был создан вирус, который способен проводить энергию подобно растению.

Конструкция

Генномодифицированные вирусы, с вкраплениями органических красителей (искуственных заменителей хромофоров), расположенных на расстоянии действия квантовых эффектов.

Функции

Вирус проводит энергию в виде экситона на основе квантовых эффектов, имеющих место в живых растениях, за счёт чего достигается скорость и эффективность передачи заряда.
В результате исследования были показаны фундаментальные принципы контроля за потоком экситонов, которые могут быть использованы в широком спектре устройств.

Технологии

Растения передают энергию фотосинтеза от рецепторов до центров реакции практически со стопроцентной эффективностью. Современные солнечные батареи имеют максимальный КПД в 44,7% (фотоэлемент с линзами Френцеля).
Во время фотосинтеза, фотон (частица света) попадает на рецептор растения - хромофор. Хромофор в результате столкновения испускает экситон (exciton) - квантовую частицу энергии, которая способна перепрыгивать с одного хромофора на другой, до тех пор, пока не достигнет центр реакции. В центре реакции экситон катализирует химическую реакцию, в результате которой ADP (аденозинДИфосфат) преобразуется в ATP (аденозинТРИфосфат), который является универсальным источником энергии живых организмов.
Но случайные передвижения экситона были бы малоэффективны без квантовых эффектов.
Высокая скорость и эффективность передачи энергии в растениях обусловлена квантовым эффектом (quantum weirdness - “квантовая странность”), который обуславливает способность частицы находиться в нескольких местах одновременно. Благодаря этому эффекту, экситон способен одновременно идти разными путями к центру реакции и находить самый короткий и эффективный. Для этого хромофоры должны быть расположены на определённом расстоянии друг от друга.
Расстояние между искуственными хромофорами, связанного вирусом, несколько раз было изменено, в результате чего было достигнуто более чем двухкратное увеличение скорости, а также увеличение максимального пройденного пути экситона, до того момента, когда он рассеивался.
Для подтверждения того, что созданные вирусы действительно используют необходимый квантовый эффект, использовалась лазерная спектроскопия.

Следует отметить, что смоделирована была только передача энергии, но не преобразование. Преобразование можно, однако, добавить, присоединив к концу вируса, на то место, куда попадают экситоны, центтр реакций.

Дата релиза

14 октября 2015.

Цена

Технология является доказанным и смоделированным концептом, а практически применимая система.

Официальный сайт

Публикация на сайте MIT
Компания Eni

Дополнение

Работа (и/или её изложение на сайте MIT) конечно, вызывает некоторые вопросы, как, например, те, что в задал в коментариях некто на сайте MIT (“относительно какого значения увеличилась скорость и эффективность?”, вопрошает blair houghton). Однако, как отмечают и сами авторы, меня больше всего привлекло в этой новости пример взаимодействия теории и практики - квантовый теоретик работал с биоинженером; связь биологии и физики; сотрудничество разных сфер науки, разных стран и институтов для создания чего-то нового и прорывного.

Может, у читателей тоже возникли вопросы? Как по-вашему можно применить данную технологию?