Oamenii de știință au descoperit legătura dintre fotosinteză și „a cincea stare a materiei”. Descoperirile ar putea impulsiona îmbunătățirea aparatelor RMN

mai 20 10:03 2023 de Beatrice Popa Timp citire articol: 3 minut(e)

Plantele i-au ajutat pe oamenii de știință americani să descopere secretele celei de-a cincea stări a materiei. Un studiu al Universității din Chicago a descoperit legături la nivel atomic între fotosinteză și condensatele de excitoni – o stare ciudată a fizicii care permite energiei să circule fără fricțiune printr-un material. Descoperirea este intrigantă din punct de vedere științific și ar putea sugera noi modalități de a gândi la proiectarea produselor electronice, inclusiv a echipamentelor RMN, au declarat autorii.

La nivel atomic, procesul de fotosinteză este similar comportamentului pe care atomii îl manifestă atunci când se răcesc până aproape de zero absolut.

Cercetătorii de la Universitatea din Chicago spun că legătura dintre nivelul atomic al fotosintezei și condensarea excitonilor – o stare fizică ce permite energiei să circule fără frecare printr-un material – nu a mai fost observată până acum.

Descoperirile lor ar putea impulsiona noi idei de gândire în ceea ce privește proiectele electronice, cum ar fi îmbunătățirea caracteristicilor pentru aparatele RMN.

„Din câte știm noi, aceste domenii nu au mai fost niciodată conectate înainte, așa că am găsit acest lucru foarte convingător și interesant”, a declarat David Mazziotti, profesor la Universitatea din Chicago și coautor al studiului, într-un comunicat de presă.

Mazziotti se ocupă cu modelarea interacțiunilor complexe ale atomilor și moleculelor.

Deși n-o putem vedea cu ochiul liber, modelarea pe calculator creează o fereastră pentru oamenii de știință pentru a vedea de ce aceste particule se mișcă într-un anumit fel. Mai recent, ei și-au concentrat atenția asupra fotosintezei la nivel molecular.

Fotosinteza este procesul prin care plantele captează lumina soarelui în frunze și o transformă în energie.

La nivel atomic, însă, soarele eliberează particule de energie numite fotoni. Atunci când un foton de la razele soarelui atinge o frunză, acesta provoacă o schimbare într-o moleculă special concepută în care pierde un electron.

Electronul și golul în care se afla odată pot acum să călătorească în jurul frunzei, unde transportă energia soarelui. Pe măsură ce se deplasează, acesta provoacă o reacție chimică care produce zaharuri pentru plantă.

Electronul și golul său pereche care călătorește se numește „exciton” – particulă fictivă asociată unei stări de excitație (constituită dintr-un electron și un gol generat împreună și legați între ei), care se propagă prin masa unui corp străin (dex).

Echipa a modelat modul în care se deplasează mai mulți excitoni și a observat un comportament ciudat.

Cercetătorii au văzut modele în traseele excitonilor care păreau similare cu comportamentul unui material cunoscut sub numele de condensat Bose-Einstein – cunoscut ca „a cincea stare a materiei”.

Condensatul Bose-Einstein este o stare de agregare a materiei, care apare la temperaturi apropiate de zero absolut și în care particulele cuantice au energie minimă, își pierd individualitatea și se comportă ca un sigur obiect cuantic.

Celelalte patru stări cunoscute ale materiei sunt: solid, lichid, gaz și plasmă.