La interferometría de paquetes de ondas detectada por fluorescencia revela vías de relajación de excitación que...

Área de la Ciencia:

• Investigación de la fotosíntesis
• Biofísica de los complejos de recolección de luz
• Dinámica cuántica en los sistemas biológicos

Sus antecedentes:

• La fotosíntesis requiere una relajación eficiente de la energía en los complejos pigmento-proteína.
• La flexibilidad de las proteínas causa trastornos energéticos y estructurales, lo que lleva a niveles complejos y fluctuantes de energía de estado excitado.
• Los estados de excitación específicos y los modos vibratorios que impulsan la relajación siguen siendo objeto de debate.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel de las fluctuaciones ambientales en las vías de relajación energética.
• Identificar los estados de excitación y los modos vibratorios involucrados en la dinámica de relajación.
• Comprender cómo el desorden afecta la transferencia de energía en complejos de pigmentos y proteínas.

Principales métodos:

• Utilizó excitación láser ultrarrápida de dos pulsos en complejos de pigmento y proteína de bacterias púrpuras.
• Generó paquetes de ondas de excitón para sondear la dinámica del estado excitado.
• Modulaciones de intensidad de emisión analizadas en función del tiempo de retraso del pulso (escala de tiempo femtosegundo).

Principales resultados:

• Deterioro observado de la interferencia en la escala de tiempo de los femtosegundos debido a las fluctuaciones ambientales.
• Se detectaron variaciones más lentas (decenas de segundos) en los patrones de interferencia para complejos individuales.
• Estas variaciones más lentas indican vías de relajación de energía fluctuantes hacia los estados de excitación más bajos.

Conclusiones:

• Las vías de relajación de energía en los complejos fotosintéticos no son estáticas sino que fluctúan con el tiempo.
• Las variaciones temporales en el acoplamiento entre las excitaciones electrónicas y los modos de vibración de baja frecuencia impulsan esta relajación.
• El desorden ambiental influye significativamente en la dinámica de la excitación y la eficiencia de la transferencia de energía en la fotosíntesis.