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近日，化學(xué)與化工學(xué)院馬玉臣教授課題組在光合作用體系激發(fā)態(tài)能量傳遞理論研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)工作以“A new energy transfer channel from carotenoids to chlorophylls in purple bacteria”為題，于2017年7月10日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Nature ?Communications上。
作為光合作用中最重要的兩種吸光物質(zhì)，類胡蘿卜素和葉綠素一直受到廣泛研究。但是，類胡蘿卜素的激發(fā)態(tài)性質(zhì)及其向葉綠素進(jìn)行能量傳遞的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)還存在很多爭(zhēng)議。近期的熱點(diǎn)集中于，在現(xiàn)有模型下是否還有新態(tài)參與了類胡蘿卜自身的能量弛豫以及向葉綠素的能量傳遞，這個(gè)態(tài)的實(shí)質(zhì)是什么。由于體系的復(fù)雜性和對(duì)于計(jì)算精度的高要求，該方面的理論研究面臨巨大挑戰(zhàn)。針對(duì)上述問(wèn)題，2015級(jí)博士生馮瑾在馬玉臣教授的指導(dǎo)下，利用自己發(fā)展的基于多體格林函數(shù)理論的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)和能量傳遞的方法與程序，發(fā)現(xiàn)了類胡蘿卜素分子中一個(gè)新的具有Ag+對(duì)稱性的暗態(tài)。該暗態(tài)對(duì)于調(diào)控類胡蘿卜素第一吸收峰的衰變以及類胡蘿卜素向葉綠素的能量傳遞起著重要的作用?；谶@個(gè)新態(tài)模擬的紫細(xì)菌二維電子光譜也與實(shí)驗(yàn)高度吻合。同時(shí)，這項(xiàng)工作彌補(bǔ)了以前理論研究在光合作用體系能量傳遞效率上的缺陷和不足，更好地解釋了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)研究是生物和材料體系中的重要課題，越來(lái)越多的科學(xué)工作者開始從事激發(fā)態(tài)的第一性原理計(jì)算。多體格林函數(shù)理論在激發(fā)態(tài)研究上具有其他第一性原理方法無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。近幾年，馬玉臣教授課題組致力于多體格林函數(shù)理論計(jì)算方法和程序的發(fā)展，及對(duì)多種體系激發(fā)態(tài)和光學(xué)性質(zhì)的研究。該項(xiàng)研究成果是繼Physical Review Letters 111，137410（2013）和Physical Review Letters 112，228301（2014）之后的又一突破。
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（文：馮瑾）
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