近來使用超短激光脈沖的復(fù)雜的實驗支持了一種觀念，即分子之間反直覺的量子相互作用幫助植物、藻類和某些菌有效地收集光從而為它們的生長供能。但是自然的至關(guān)重要的光收集機(jī)制的關(guān)鍵細(xì)節(jié)仍然不清楚，發(fā)表在1月號的《生物科學(xué)》（BioScience）雜志上的一篇概覽文章說，量子物理學(xué)在理解這些機(jī)制方面所起的準(zhǔn)確作用比此前認(rèn)為的更加微妙。
加拿大多倫多大學(xué)的Jessica M. Anna 和Gregory
D. Scholes以及荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)的Rienk van
Grondelle的這篇論文描述了使用一種稱為2D電子光譜的技術(shù)的實驗。科研人員對菌和藻類的收集光的蛋白質(zhì)分子照射激光脈沖，時間在100億億分之一秒內(nèi)，然后觀察在接下來的瞬間這些獲得能量的分子如何重新釋放出不同顏色的光。這能夠讓科研人員推斷出這些分子如何儲存能量以及能量如何在這些分子中運動。但是如果被捕獲的光能量是被在分子之間隨機(jī)運動的不連續(xù)的實體運輸，就無法解釋這些結(jié)果。相反，需要量子力學(xué)的見解。
量子力學(xué)把粒子視為散布在空間區(qū)域中的存在，像波一樣相互干涉，而不是像點一樣。這種分散在日常生活中無法探測到，但是這些實驗結(jié)果表明，在充當(dāng)細(xì)胞內(nèi)部光“天線”的光收集分子的陣列內(nèi)部，這樣的“相干性”讓幫助生物利用太陽能的超快速能量運輸變得容易。它也就能讓生命遍布整個地球，使用這種稱為光合作用的過程從空氣中提取二氧化碳。
然而，Anna和她的同事指出，光收集裝置的分子細(xì)節(jié)在不同的物種中的進(jìn)化非常不同，因此關(guān)于生物如何利用量子相干性并不簡單。事實上，與一些科研人員的推斷相反，相干性似乎并不通過提供從能量首先被捕獲的地點到能量被使用的化學(xué)反應(yīng)中心的一條快速路徑從而支配著光收集。相反，Anna和她的同行寫到，科研人員應(yīng)當(dāng)研究在光收集系統(tǒng)中“較短的長度和時間尺度上的相關(guān)性如何發(fā)起某種屬性或功能”。這類理解可能幫助科研人員設(shè)計出環(huán)境友好的太陽能技術(shù)，可能調(diào)控它們的能量輸入和再分配率，并且在需要的時候像活細(xì)胞那樣修復(fù)它們的組件。