mayo 30, 2024

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Los científicos encuentran un vínculo entre la fotosíntesis y el ‘quinto estado de la materia’

Louise Lerner escribe a través de Phys.Org: Dentro del laboratorio, los científicos se maravillan ante una extraña condición que se forma cuando enfrían los átomos hasta casi el cero absoluto. Fuera de la ventana, los árboles recogen la luz del sol y la convierten en hojas frescas. Los dos parecen no estar relacionados, pero un nuevo estudio de la Universidad de Chicago sí lo hace. indica que estos procesos no son tan diferentes como podrían parecer en la superficie. el estudio, Publicado en PRX Energy el 28 de abril, encontró vínculos a nivel atómico entre la fotosíntesis y los condensados ​​de excitón, un extraño estado de la física que permite que la energía fluya sin fricción a través de la materia. Los autores dijeron que los hallazgos son científicamente interesantes y pueden sugerir nuevas formas de pensar sobre el diseño electrónico.

Cuando un fotón del sol golpea una hoja, provoca un cambio en una molécula especialmente diseñada. La energía elimina un electrón. El electrón, y el «agujero» que alguna vez fue, ahora puede viajar alrededor de la hoja, llevando la energía del sol a otra área donde desencadena una reacción química para producir azúcares para la planta. Juntos, este par de agujeros de electrones que viajan se conoce como «excitón». Cuando el equipo tomó una vista de pájaro y modeló cómo se mueven los múltiples excitones, notaron algo extraño. Vieron patrones en los caminos de los excitones que parecían notablemente familiares. De hecho, se parecía mucho al comportamiento de una sustancia conocida como condensado de Bose-Einstein, que a veces se conoce como el «quinto estado de la materia». En este material, los excitones pueden relacionarse con el mismo estado cuántico, algo así como un montón de campanas que suenan perfectamente afinadas. Esto permite que la energía se mueva alrededor de la materia sin fricción. (Este tipo de comportamientos extraños intrigan a los científicos porque podrían ser las semillas de una tecnología fascinante; por ejemplo, un estado similar llamado superconductividad es la base de las máquinas de resonancia magnética).

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según modelos […], los excitones en la lámina a veces pueden relacionarse de manera similar al comportamiento de un capacitor de excitones. Esta fue una gran sorpresa. Los condensados ​​de excitón solo se ven cuando el material se enfría significativamente por debajo de la temperatura ambiente. Sería como ver cómo se forman cubitos de hielo en una taza de café caliente. «La fotónica se recolecta en un sistema que está a temperatura ambiente y, además, su estructura no está estructurada, a diferencia de los materiales cristalinos originales y las bajas temperaturas que se usan para fabricar condensadores de excitón», explicó. [study co-author Anna Schouten]. Los científicos dijeron que este efecto no es universal, es más parecido a la formación de «islas» de condensado. «Pero esto sigue siendo suficiente para mejorar la transferencia de energía en el sistema», dijo Sager-Smith. De hecho, sus modelos sugieren que puede duplicar la eficiencia. El coautor del estudio, el profesor David Mazziotti, dijo que los hallazgos abren nuevas posibilidades para generar materiales sintéticos para la tecnología futura. «La condensación de excitón ideal es delicada y requiere muchas condiciones especiales, pero para las aplicaciones del mundo real es emocionante ver algo que mejora la eficiencia pero que puede suceder en condiciones ambientales».