Zonlicht vangen met een trillende antenne

11-10-2018

09.45

Aula

Role of system-bath interaction timescale in photosynthetic excitation energy transfer

P. Malý

prof.dr. R. van Grondelle, copromotor dr. T. Mancal

Faculteit der Bètawetenschappen

Aard- en levenswetenschappen

Promotie

Natuurkundige Pavel Maly ontwikkelde nieuwe experimentele en theoretische methodes om de antennes die fotosynthetische organismen gebruiken tijdens de fotosynthese, te bestuderen.

Fotosynthetische organismen, zoals planten en paarse bacteriën, maken antennes om op een efficiënte manier licht te kunnen oogsten. Deze zijn gemaakt van kleurrijke pigmenten, die zorgvuldig aan een eiwitcomplex zijn vastgemaakt.

Omdat deze antennes van nano-formaat zijn (1 miljoenste centimeter groot) is alles van binnen constant aan het bewegen en trillen. Daar komt bij dat de antennes opereren op het grensvlak tussen de kwantum- en de klassieke wereld. Hoe ontwerpt de natuur deze antennes? En kunnen we ervan leren?, vroeg de promovendus zich af.

Maly ontdekte dat de snelste beweging (de vibratie van pigmentmoleculen) de energieoverdracht door de antennes kan versnellen. Dit is nuttig, omdat snelle energieoverdracht efficiënter is. Aan de andere kant, de hele langzame beweging van het eiwit zelf kan de functionele toestand van de antenne volledig uitschakelen. Door dit schakelen kan de antenne de efficiëntie afstemmen aan de behoefte.

Ten slotte bestudeerde Maly de wisselwerking van snelle en langzame dynamica en leerde hoe een robuuste antenne geconstrueerd kan worden. Misschien verrassend: de sleutel is een kwantummechanisch golfachtig karakter van de excitatie.

Meer informatie over het proefschrift in DARE