Fysikere udvikler forbedrede algoritmer til at simulere, hvordan komplekse molekyler reagerer på excitation af fotoner

Hvad gør det muligt for vores øjne at se? Det stammer fra en reaktion, der opstår, når fotoner kommer i kontakt med et protein i vores øjne, kaldet rhodopsin, som adsorberer fotoner, der udgør lys.

I et papir udgivet i EPJ B , Federica Agostini, Universitetet Paris-Sud, Orsay, Frankrig, og kolleger foreslår en raffineret tilnærmelse af ligningen, der beskriver effekten af ​​denne foto-excitation på molekylernes byggesten. Deres fund har også konsekvenser for andre molekyler, såsom azobensen, et kemikalie, der bruges i farvestoffer. Den indkommende foton udløser visse reaktioner, hvilket kan resultere, over tid, i dramatiske ændringer i selve molekylets egenskaber. Denne undersøgelse blev inkluderet i et særligt jubilæumsnummer af EPJ B til ære for Hardy Gross.

Biokemiske molekyler er så komplekse, at det ville kræve alt for meget computerkraft at realistisk forudsige, hvordan deres molekylære strukturer kommer til at folde sig på en bestemt måde - og dermed erhverve deres funktionaliteter - efter reaktioner udløst af fotonpåvirkninger. I stedet, fysikere bruger enklere, omtrentlige modeller for at forstå virkningerne af indkommende fotoner på de mikroskopiske komponenter i komplekse molekyler.

Specifikt, forfatterne modellerer virkningen af ​​en indkommende foton på elektroner og kerner, når elektronerne nærmer sig en ophidset tilstand. De udfører simuleringer under hensyntagen til de specifikke egenskaber ved molekylets byggesten, gør tilnærmelser lidt tættere på dette fænomens fysiske virkelighed end tidligere arbejde.

For at illustrere effektiviteten af ​​deres tilgang, forfatterne anvender det på et enkelt eksempel. De demonstrerer, at atomkernerne er i stand til at passere gennem energibarrierer, der adskiller stabile tilstande ved hjælp af en tunneleringsproces. Kerner er også i stand til at udfylde den ophidsede tilstand efter indkommende fotoner ophidser elektroner.