Un esquema del núcleo hexamérico de Rhodobacter sphaerodes, con el "par especial" (P) de moléculas de bacterioclorofila degeneradas (BChl), y los brazos activo (a) e inactivo (b) de las moléculas BChl y bacteriofeofitina (BPh). Se muestran los espectros de absorción transitoria (ΔA) adquiridos después de la excitación selectiva de P.
El proceso de la naturaleza para almacenar energía solar ocurre en complejos de proteínas que absorben la luz llamados centros de reacción fotosintética (RC). A lo largo de miles de millones de años de evolución, La naturaleza ha conservado un núcleo cofactor hexamérico que absorbe la luz común para llevar a cabo la primera reacción química de la fotosíntesis, la transferencia de electrones inducida por la luz a través de aproximadamente 3 nm. Este proceso tiene analogías directas con la separación de carga impulsada por la luz en dispositivos fotovoltaicos.
Un equipo de usuarios del Laboratorio de Radiación de Notre Dame y la División de Ingeniería y Ciencias Químicas de Argonne que trabajan con el Grupo de Nanofotónica del Centro de Materiales a Nanoescala (CNM) han llevado a cabo experimentos que arrojan nueva luz sobre cómo ocurre este proceso. Usando espectroscopía ultrarrápida selectiva de polarización en monocristales RC, el equipo pudo resolver la fotoquímica específica de cofactores e identificar el carácter deslocalizado a escala nanométrica de los primeros estados excitados generados por la luz.
Este trabajo es significativo porque las características espectrales superpuestas de los cofactores han impedido hasta ahora una resolución clara de la respuesta espectral y temporal de los cofactores individuales a la absorción de fotones. y limitó nuestra comprensión de la función fotoquímica compleja en los CR. Utilizando los espectrómetros de absorción transitoria ultrarrápidos del CNM, Los cofactores individuales en los CR se controlaron mediante la orientación cuidadosa de las polarizaciones de los pulsos de la bomba y la sonda en relación con los ejes cristalográficos de los monocristales.
El impacto de este trabajo es que proporciona una imagen más detallada de los primeros pasos en la conversión de energía fotosintética, identifica un papel para los estados excitados deslocalizados, y proporciona nuevos enfoques experimentales y de análisis de datos para estudiar la eficiencia inusual de los procesos de recolección de luz y separación de carga en fotosistemas naturales.
