प्रकाश संश्लेषण में क्वांटम यांत्रिकी

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया पर भौतिक विज्ञानी क्वांटम यांत्रिकी के प्रभाव के प्रायोगिक साक्ष्य प्राप्त करने में सक्षम थे। हाल के वर्षों में, कई अवलोकन किए गए हैं जिनसे पता चला है कि क्वांटम प्रभाव निश्चित रूप से हैं, लेकिन अब वैज्ञानिकों ने साबित कर दिया है कि ये प्रभाव वास्तव में कोशिकाओं में ऊर्जा के हस्तांतरण से जुड़े हैं।

शिकागो विश्वविद्यालय से ग्रेग एंगेल और कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय के शुल मुकमल द्वारा किए गए एक प्रयोग से पता चला है कि आणविक परिसरों "एंटेना" (क्लोरोसोम्स) से प्रतिक्रिया केंद्रों तक ऊर्जा हस्तांतरण क्वांटम जुटना प्रभाव का उपयोग करके किया जाता है - क्वांटम यांत्रिकी के बुनियादी सिद्धांतों में से एक, जिसका अर्थ है एक ही समय में कई स्थानों पर एक ही कण की उपस्थिति (विभिन्न संभावनाओं के साथ)।

सत्तर साल पहले, यह पता चला था कि क्लोरोफिल अणुओं का उत्तेजना विशिष्ट ऊर्जा हस्तांतरण मार्गों से जुड़ा हुआ है। दशकों बाद, यह भविष्यवाणी की गई कि क्वांटम प्रक्रियाएं शामिल हैं। 2007 में, एक ही ग्रेग एंगेल के नेतृत्व में वैज्ञानिकों के एक समूह ने पहली बार स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए पूरे फेन-मैथ्यू-ओल्सन परिसर में क्लोरोफिल अणुओं के उत्तेजना में क्वांटम सुसंगतता के प्रत्यक्ष प्रमाण प्राप्त किए । सच है, तब ऊर्जा हस्तांतरण पर सुसंगतता के प्रभाव को साबित करना संभव नहीं था। संशयवादियों ने कहा कि यह किसी प्रकार का दुष्प्रभाव था।

फेनना-मैथ्यू-ओल्सन कॉम्प्लेक्स (चित्रण में) में आठ बैक्टीरियोक्लोरोफिल अणु (हरे रंग में चिह्नित), मैग्नीशियम परमाणु (लाल रंग में) और एक प्रोटीन वातावरण शामिल हैं। यह परिसर क्लोरोसोम से प्रतिक्रिया केंद्रों को ऊर्जा हस्तांतरण प्रदान करता है।


^{फेना-मैथ्यू-ओल्सन कॉम्प्लेक्स}

अंतिम प्रयोग के दौरान, वैज्ञानिकों ने अणुओं को एक लेजर से विकिरणित किया और क्लोरोफिल के प्रत्येक समूह के उत्तेजना की सटीकता को मापा, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा हस्तांतरण के मार्ग का पता लगाना और ऊर्जा हस्तांतरण और क्लोरोफिल अणुओं के क्वांटम जुटना के बीच एक स्पष्ट गणितीय खोज करना संभव था। इसका मतलब है कि क्लोरोफिल अणु एक दूसरे के साथ संगीत कार्यक्रम में काम करते हैं (क्वांटम सूचना हस्तांतरण उनके बीच किया जाता है), ऊर्जा को सबसे कुशल मार्ग के साथ निर्देशित करते हैं। शायद यह अंततः प्रकाश संश्लेषण की उच्च दक्षता की व्याख्या करता है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, कमरे के तापमान पर जीवित कोशिकाओं में क्वांटम सामंजस्य संभव है। इसके अलावा, क्वांटम प्रभाव हमारे ग्रह पर जीवन का आधार है, जिसे स्थलीय बायोकेनोसिस में प्रकाश संश्लेषण का महत्व दिया गया है।

यदि फेन-मैथ्यू-ओल्सन कॉम्प्लेक्स जैसी भारी आणविक संरचनाएं अपने काम में क्वांटम यांत्रिकी को लागू करने में सक्षम हैं, तो हम यह क्यों नहीं सीखते हैं? वैज्ञानिकों के अनुसार, अगर हम क्वांटम सुसंगतता को कुशलतापूर्वक प्रबंधित करना सीखते हैं जैसे कि पौधे करते हैं, तो यह अधिक कुशल सौर पैनल बनाने के साथ-साथ क्वांटम कंप्यूटर और अन्य उपकरणों की दिशा में एक बड़ा कदम होगा जो प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से सूचना प्रसारित कर सकते हैं।

विशेषज्ञों का यह भी सुझाव है कि मानव शरीर की कोशिकाओं सहित अन्य जैविक प्रक्रियाओं में विभिन्न क्वांटम प्रभाव पाए जा सकते हैं। इस संबंध में, कुछ भी एक नए वैज्ञानिक अनुशासन के जन्म के बारे में बात करते हैं - क्वांटम जीव विज्ञान।

अमेरिकी वैज्ञानिकों द्वारा एक प्रयोग के परिणाम 6 दिसंबर को जर्नल ऑफ द प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में प्रकाशित किए गए थे।

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