論文の概要: Full Microscopic Simulations Uncover Persistent Quantum Effects in Primary Photosynthesis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.17282v1
• Date: Fri, 21 Mar 2025 16:29:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-24 14:55:30.999142
• Title: Full Microscopic Simulations Uncover Persistent Quantum Effects in Primary Photosynthesis
• Title（参考訳）: 一次光合成における永続量子効果のフル微視的シミュレーション
• Authors: Nicola Lorenzoni, Thibaut Lacroix, James Lim, Dario Tamascelli, Susana F. Huelga, Martin B. Plenio,
• Abstract要約: 我々は、Fenna-Matthews-Olson光合成複合体の非摂動的、正確な顕微鏡モデルシミュレーションを報告した。 我々は、光合成における量子効果の実験的証拠を特定するために、非線形光学スペクトルの完全な顕微鏡シミュレーションが不可欠であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6597195879147557
• License:
• Abstract: The presence of quantum effects in photosynthetic excitation energy transfer has been intensely debated over the past decade. Nonlinear spectroscopy cannot unambiguously distinguish coherent electronic dynamics from underdamped vibrational motion, and rigorous numerical simulations of realistic microscopic models have been intractable. Experimental studies supported by approximate numerical treatments that severely coarse-grain the vibrational environment have claimed the absence of long-lived quantum effects. Here, we report the first non-perturbative, accurate microscopic model simulations of the Fenna-Matthews-Olson photosynthetic complex and demonstrate the presence of long-lived excitonic coherences at 77 K and room temperature, which persist on picosecond time scales, similar to those of excitation energy transfer. Furthermore, we show that full microscopic simulations of nonlinear optical spectra are essential for identifying experimental evidence of quantum effects in photosynthesis, as approximate theoretical methods can misinterpret experimental data and potentially overlook quantum phenomena.
• Abstract（参考訳）: 光合成励起エネルギー伝達における量子効果の存在は、過去10年間に激しく議論されてきた。 非線形分光法は、コヒーレント電子力学と過度な振動運動とを明確に区別することができず、現実的な微視的モデルの厳密な数値シミュレーションは難解である。 振動環境を著しく粗くする近似的な数値的な処理によって支持された実験的研究は、長寿命の量子効果が欠如していると主張している。 ここでは、Fenna-Matthews-Olson光合成錯体の非摂動的・高精度なモデルシミュレーションを行い、77Kにおける長寿命な励起コヒーレンスの存在と、励起エネルギー移動と同様のピコ秒時間スケールで持続する室温の存在を実証した。 さらに,光合成における量子効果の実験的証拠を同定するためには,非線形光学スペクトルのフルマイクロシミュレーションが不可欠であることを示す。

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