《光合作用體系中的量子相干性和量子糾纏的研究》是依託西安交通大學，由李宏榮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光合作用體系中的量子相干性和量子糾纏的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李宏榮
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
量子相干性是量子波動性的核心性質，最新的實驗發現量子相干性存在於常溫環境下光合作用體等生物體系中，並對光合作用過程中高效的能量傳輸起到了重要的作用，這一發現對通過量子力學了解和掌握生物過程、學習生物過程、並實現人工模擬生物過程意義重大。本項目旨在對光合作用等生物體中量子相干性、量子糾纏的存在形式、量子新效應、物理機制、以及它們對生物乃至生命過程的功能性作用展開研究，其中包括研究生物體系能夠在常溫等條件下產生並維持量子相干性、量子糾纏的基礎物理問題，並探索在生物體系中實現量子信息存儲、傳輸和計算的可能方案和有效途徑。本項目的研究成果將對提高利用太陽能的效率、應對新能源問題和在生物體系中實現量子調控提供理論基礎、有效的實現方法和途徑。
結題摘要
在分子尺度揭示光合作用體系運行的物理機制，可以有效促進人造光合作用、特別是納米尺度光能轉化器件的研究進程。項目基於量子光學的方法，研究了光合作用二聚體、三聚體等典型分子體系中的量子相干、量子糾纏產生、演化及相關特性，並針對不同理論模型研究了色素分子或分子團間能量高效傳輸的量子機制。構建了一個用經典驅動的非平衡二能級量子諧振動的色素分子物理模型，這個模型可在不同溫度下產生持續的量子糾纏；通過對兩個色素分子團間能量傳輸的量子模型研究發現，真實光合作用捕光複合體系中分子團所包含的分子數量是實現高效的最經濟參數；研究了二聚體分子在超寬時域脈衝作用下吸收並傳輸能量的物理過程，分析了量子相干、量子糾纏隨脈衝時域形狀的改變；建立並系統研究了分子集體振動輔助大失諧分子體系間能量高效傳輸的物理機制；研究了量子相干對色素分子能量傳輸效率、分子開關、分子馬達等問題。
