印度研究所的科學家和加州理工學院的科學家解決了有關光合作用初始時刻的長期難題。植物、藻類和一些細菌產生陽光，從而產生陽光。
他們的研究表明，為什麼對於能量轉移至關重要的電子的主要運動是通過關鍵蛋白質色素結構的唯一一側發生的。發現已發表 美國國家科學院程序。
光合作用是在多個色素分子之間傳遞的一系列反應。雖然它已經被研究了幾十年，但這個過程很難解釋，因為它有許多複雜的成分，它的作用非常快，並且在不同的物種中略有變化。更深入地了解這些步驟可以幫助科學家開發有效的人工系統，例如復制自然設計的合成樹葉和太陽能燃料技術。
在大多數利用光合作用的生命形式中，蛋白質光系統 II (prii) 始於復雜的蛋白質色素。這種複合體捕獲陽光並分裂水分子，釋放氧氣並將電力發送給能量傳輸鏈上的其他分子。
PSII 具有幾乎相等的分支，稱為 D1 和 D2，被兩個葉綠素分子和兩種稱為非黴素的色素包圍。它們與稱為腹固酮的電子載體連接。理論上，電子應該從葉綠素轉移到親疏基，然後通過兩個分支轉移到質體醌。
然而，實驗不斷表明電子只能通過D1分支移動——發現科學家們已經老了很多年了。該研究的第一作者、IIC 物理系博士 Adity Kumar Mandal 解釋說，儘管“D1 和 D2 蛋白具有對稱性，但 D1 的分支只起作用”。
為了研究這種不平衡，該小組描述了分子 Vynembly 的分子模擬、量子力學分析和馬庫斯理論如何描述諾貝爾保護模型（電子如何轉移）。 “我們評估了通過 D1 和 D2 分支的電子轉移效率，”物理系舒布漢姆農場和作者之一說。
研究小組發現，D2分支具有更高的能壘，這使得能量沒有能量。具體來說，從 D2 副手從質體醌轉移電子需要比 D1 活化能多兩個的活化能——該活化能不能超過電子，這將防止能量超過能量。
研究人員還模擬了喇叭當前電壓的特性，認為D2對運動的阻力大於D1。
研究人員表示，電子流不對稱還會導致 PSII 周圍蛋白質環境以及色素嵌入方式的細微差異。例如，D1 的葉綠素色素具有比相反的 D2 更低能量的激發態，表明 D1 色素有更好的機會吸引和轉移電子。
研究人員還表示，其中一些成分可以看到 PRI 電子的流動並可以進行重建。例如，在 D2 中，葉綠素和甲葉綠素的交換可以超過電子阻擋，因為葉綠素需要的活化能比甲葉綠素低。
該研究的作者之一、物理學教授 Prabal K Maitin 表示：“我們的研究在理解自然光合作用方面取得了重要突破。” “這些發現可以幫助設計能夠將太陽能轉化為化學燃料的人工光敏系統，從而有助於可再生能源的創新和可持續解決方案。”
加州理工學院教授、通訊作者之一比爾·戈達德 (Bill Goddard) 表示，當你達到一個新的理解水平，但仍然對其中的奧秘提出質疑時，這是該理論的完美結合。
