近日，有科学家表示，一些植物通过光合作用制造食物的细节可能会为人类带来新思路，改进光电太阳能电池生产技术。
植物是大自然中固有的太阳能电池，因为它能通过光合作用将阳光转化成能量。所有的光合作用生物均利用自身细胞中的蛋白质“触须”捕捉阳光，将其转化成不同量子态的能量，然后将能量引至细胞反应中心——扮演重要角色的起动分子。起动分子能在释放电子的同时使细胞内的化学转化不断进行。然而这些“触须”必须在太阳能捕捉和能量运输之间寻找一个平衡点，想要做到这一点并不容易。它们的表面积既要够宽大以便捕捉足够的太阳能保证植物健康生长，同时又不能过大而影响其将能量运输至细胞反应中心的能力。
这种能量的传输与物理中的量子力学有相通之处。根据量子力学的原理，能量以不同的量子状态存在，而不同状态的量子状态可以叠合存在并相互影响，适时地增加或减少相应的状态，以使传输效率达到最高。而如果“触须”捕捉到的太阳能经过精心计算被分解成叠合存在的不同量子状态，相互促进，那么太阳能传输至反应中心的效率就会达到近100%。
加利福尼亚大学一位名为穆罕·沙罗法的化学家的最新研究表明，某一类型绿色光合细菌体内的某些“触须”就能实现太阳能近100%的传输效率。而这些高效传导“触须”旁的其他“触须”的功能则是将太阳能分解成不同的量子态，相互叠合并相互缠结。
此外，多伦多大学的化学家乔治·休勒斯在即将发表的研究中表示，一种海生的藻类也使用了类似的太阳能转换方法。有趣的是，存在于细胞体内的量子态生命力较强，即使在室温或复杂的生物系统中也能生存较长时间。相比而言，在物理实验室里进行的量子实验中，即使是最轻微的干扰也会破坏量子叠合（或量子态）。
研究人员表示，既然植物中的能量也以量子态存在，那么更好地了解微生物学与量子信息学这两门学科就非常有必要，它将有可能为人类带来“生物量子”太阳能电池，实现太阳能近100%的转化效率。
光合作用启发新思维 高效太阳能电池不是梦
日期：2009-09-16 来源：中国能源报 作者：覃泽文
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