在一個海藻吃海藻的世界里，一種單細胞的光合作用生物體位于海洋的頂層，并能吸收到最多的陽光。在亞層，則生活著競相追逐光子的隱芽藻類，而它們生存下來的關鍵是快速捕捉光能以及將其轉化為食物。相關論文近日發(fā)表于《化學》。該發(fā)現將有助于制造新一代光捕捉系統(tǒng)仿生設計。
通過使用超短激光脈沖，美國普林斯頓大學研究人員發(fā)現，海藻光捕捉能力的飆升歸因于能量如何從一種光吸收分子轉移到另一個分子。在1納秒里，能量能越過數千個分子，分子間的能量交換能引起分子振動。而這種振動的增加能觸發(fā)連鎖反應，使得隱芽藻類能更快地吸收額外的光能。
“即便在大晴天，海洋中的陽光也是微弱的光子來源，并不足以形成光合作用的酶化學反應，所以隱芽藻類必須廣撒網，更快地捕捉更多光子。”該論文第一作者Gregory Scholes說，“由于它們吸收的光比陸地植物少得多，因此收割光量子就更重要了。”
目前的光捕捉技術也是用類似策略提高無機分子的光吸收量，但遠未達到隱芽藻類的能力。受啟發(fā)研制一種能在小面積內吸收大量光子的有機材料將十分有用。“毫無疑問，目前分子振動的效果無法媲美隱芽藻類，因此我們必須弄清藻類振動機理，這將有助于我們理解這種生物體是如何向最優(yōu)光吸收能力進化的。”Scholes說。
