"Institutsionaalne uurimistoetus" projekt IUT2-28
IUT2-28 "Biosüsteemide kvantergastuste uuring laias temperatuuride ja rõhkude vahemikus optilise spektroskoopia ja neutronite hajumise meetoditel (1.01.2013−31.12.2018)", Arvi Freiberg, Tartu Ülikool, Loodus- ja täppisteaduste valdkond, Molekulaar- ja rakubioloogia instituut.
IUT2-28
Biosüsteemide kvantergastuste uuring laias temperatuuride ja rõhkude vahemikus optilise spektroskoopia ja neutronite hajumise meetoditel
Quantum excitations in biosystems over broad temperature and pressure range studied by optical spectroscopy and neutron scattering
1.01.2013
31.12.2018
Teadus- ja arendusprojekt
Institutsionaalne uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP230 Aatomi- ja molekulaarfüüsika 1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)50,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.12. Bio- ja keskkonnateadustega seotud uuringud, näiteks biotehnoloogia, molekulaarbioloogia, rakubioloogia, biofüüsika, majandus- ja tehnoloogiauuringudB120 Molekulaarne biofüüsika1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt50,0
PerioodSumma
01.01.2013−31.12.2013213 000,00 EUR
01.01.2014−31.12.2014213 000,00 EUR
01.01.2015−31.12.2015213 000,00 EUR
01.01.2016−31.12.2016213 000,00 EUR
01.01.2017−31.12.2017213 000,00 EUR
1 065 000,00 EUR

Füüsikas domineerivad kvantnähtused. Põhilised bioloogilised protsessid, sealhulgas fotosüntees, näivad järgivat üksnes klassikalisi reegleid. Samas jälle, kuna fotosüntees algab footoni neeldumisega, kas ei saaks ja tuleks seda nähtust käsitleda veelahkmena klassikalise ja kvantmaailma vahel? Eriteadlaste hulgas on üldlevinud ettkujutus, et neeldunud valguskvant tekitab fotosünteetilistes antennikompleksides koherentse eksitoni, mis tõhusalt ergastusenergiat edasi reaktsioonitsentrile kannab. See visioon on aga peamiselt krüogeensetel temperatuuridel läbi viidud katsetulemuste tõlgendamise tulemus. Füsioloogilistel temperatuuridel toimivatest eksitonidest pole suurt midagi teada. Antud projekt eesmärk ongi viimasele küsimusele valgust heita. Katselisi ja teoreetili uuringuid teostatakse laias temperatuuride ja rõhkude vahemikus, kasutades kaasaegseid optilise spektroskoopia ja neutronite hajumise meetodeid.
Physical phenomena have fundamentally quantum origin. Basic biological processes, including photosynthesis, on the other hand, typically obey classical rules. However, since photosynthesis begins with absorption of solar quanta, it can be considered at a borderline of classical and quantum realms. It is generally agreed that absorption of a solar photon by light-harvesting antenna complexes creates a coherent exciton that transfers its energy very efficiently to the photochemical reaction centre, where it is subsequently transformed into chemical energy. Yet this insight has primarily arisen from interpretation of the low-temperature spectroscopic experiments; evidence for the excitons at physiological temperatures is scarce at best. Basic experimental and theoretical studies are, therefore, planned over broad range from cryogenic through ambient temperatures to prove the presence of photosynthetic excitons at functional conditions and to study their properties.