論文の概要: Quantum modeling of radical pair magnetic sensor based on electric dipole moment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.13840v1
• Date: Sat, 11 Oct 2025 12:58:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-17 21:15:14.46512
• Title: Quantum modeling of radical pair magnetic sensor based on electric dipole moment
• Title（参考訳）: 電気双極子モーメントに基づくラジカル対磁気センサの量子モデリング
• Authors: Mahboobe Sehati, Ali Soltanmanesh, Shabnam Abutalebi, Abolfazl Bahrampour, Naser Haeri, Sareh Rostami, Alireza Bahrampour,
• Abstract要約: 網膜におけるクリプトクロムタンパク質の光還元は、地磁気場を通る鳥類のナビゲーションのメカニズムとしてよく知られている。 フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)による青色光の吸収は、クロム中の電子の分布を変化させることができる。 ラジカル対中の電子のスピンダイナミクスと空間的位置との結合について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Photoreduction of cryptochrome protein in the retina is a well-known mechanism of navigation of birds through the geomagnetic field, yet the biosignal nature of the mechanism remains unclear. The absorption of blue light by the flavin adenine dinucleotide (FAD) chromophore can alter the distribution of electrons in cryptochrome and create radical pairs with separated charges. In this study, the spin dynamics of electrons in the radical pair and its coupling with spatial position were investigated by computational modeling from a quantum mechanical perspective. Several interactions were considered in the presence of an external magnetic field, and the resulting electric dipole moment in cryptochrome was computed as the quantity emerging from this coupling. The computations show the induced electric dipole moment clearly depend on the characteristics of the applied magnetic field even after considering dissipative effects. In fact, our findings indicate that the radical pair in cryptochrome protein is a magnetic biosensor, in the sense that in the presence of the geomagnetic field, variations in spin states can influence its electric dipole moment, which may be interpreted via the bird as an orientation signal. The results can be used in the advancement of bio-inspired technologies which replicate animal magnetic sensitivity. On the other hand, with increasing concern about the detrimental effects of electromagnetic fields on wildlife and human health, studying the phenomenon of magnetoreception can contribute to a deeper understanding of how biological structures interact with these fields.
• Abstract（参考訳）: 網膜におけるクリプトクロムタンパク質の光還元は、地磁気界を通した鳥類のナビゲーションのメカニズムとしてよく知られているが、このメカニズムの生体信号の性質はいまだ不明である。 フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)クロノフォールによる青色光の吸収は、クロム中の電子の分布を変化させ、電荷を分離したラジカルペアを作ることができる。 本研究では,ラジカル対における電子のスピンダイナミクスと空間的位置との結合について,量子力学的観点から計算モデルを用いて検討した。 外部磁場の存在下ではいくつかの相互作用が考慮され、結果として生じるクロム中の電気双極子モーメントは、この結合から生じる量として計算された。 導電性双極子モーメントは、散逸効果を考慮しても、印加磁場の特性に明確に依存する。 実際, 電磁界の存在下, スピン状態の変動が電気双極子モーメントに影響を及ぼす可能性があり, 鳥によって方向信号として解釈される可能性がある。 この結果は、動物の磁気感度を再現するバイオインスピレーション技術の発展に役立てることができる。 一方、電磁場による有害な影響が野生動物やヒトの健康に与える影響への懸念が高まっているため、磁気受容現象の研究は、これらの磁場と生体構造がどのように相互作用するかの深い理解に寄与する。

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