mars 29, 2024

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Des scientifiques découvrent un lien entre la photosynthèse et le « cinquième état de la matière »

Louise Lerner écrit via Phys.Org : À l’intérieur du laboratoire, les scientifiques s’émerveillent devant une condition étrange qui se forme lorsqu’ils refroidissent les atomes jusqu’à un zéro presque absolu. À l’extérieur de la fenêtre, les arbres captent la lumière du soleil et la transforment en feuilles fraîches. Les deux semblent être sans rapport – mais une nouvelle étude de l’Université de Chicago le fait indique que ces processus ne sont pas aussi différents qu’ils pourraient apparaître à la surface. l’étude, Publié dans PRX Energy le 28 avril, ont trouvé des liens au niveau atomique entre la photosynthèse et les condensats d’excitons – un état physique étrange qui permet à l’énergie de circuler sans friction à travers la matière. Les auteurs ont déclaré que les résultats sont scientifiquement intéressants et peuvent suggérer de nouvelles façons de penser à la conception électronique.

Lorsqu’un photon du soleil frappe une feuille, il provoque un changement dans une molécule spécialement conçue. L’énergie assomme un électron. L’électron, et le « trou » qu’il était autrefois, peut maintenant voyager autour de la feuille, transportant l’énergie du soleil vers une autre zone où il déclenche une réaction chimique pour fabriquer des sucres pour la plante. Ensemble, cette paire électron-trou mobile est appelée « exciton ». Lorsque l’équipe a pris une vue d’ensemble et modélisé le mouvement des multiples excitons, elle a remarqué quelque chose d’étrange. Ils ont vu des modèles dans les trajectoires des excitons qui semblaient remarquablement familiers. En fait, cela ressemblait beaucoup au comportement d’une substance connue sous le nom de condensat de Bose-Einstein, parfois connue sous le nom de « cinquième état de la matière ». Dans ce matériau, les excitons peuvent se rapporter au même état quantique – un peu comme un tas de cloches qui sonnent toutes parfaitement en harmonie. Cela permet à l’énergie de se déplacer autour de la matière sans frottement. (Ces types de comportements étranges intriguent les scientifiques car ils pourraient être les germes d’une technologie fascinante – par exemple, un état similaire appelé supraconductivité est à la base des appareils d’IRM.)

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selon les modèles […], les excitons dans la feuille peuvent parfois se rapporter de manière similaire au comportement d’un condensateur d’excitons. Ce fut une grande surprise. Les condensats d’excitons ne sont visibles que lorsque le matériau est refroidi de manière significative en dessous de la température ambiante. Ce serait comme voir des glaçons se former dans une tasse de café chaud. « La photonique est récoltée dans un système à température ambiante et de plus, sa structure n’est pas structurée – contrairement aux matériaux cristallins d’origine et aux températures froides que vous utilisez pour fabriquer des condenseurs d’excitons », a-t-il expliqué. [study co-author Anna Schouten]. Les scientifiques ont déclaré que cet effet n’est pas universel – il s’apparente davantage à la formation d ‘«îlots» de condensat. « Mais cela reste suffisant pour améliorer le transfert d’énergie dans le système », a déclaré Sager-Smith. En fait, leurs modèles suggèrent qu’il peut doubler l’efficacité. Le co-auteur de l’étude, le professeur David Mazziotti, a déclaré que les résultats ouvrent de nouvelles possibilités pour générer des matériaux synthétiques pour la technologie future. « La condensation d’excitons idéale est délicate et nécessite de nombreuses conditions spéciales, mais pour les applications du monde réel, il est passionnant de voir quelque chose qui améliore l’efficacité mais qui peut se produire dans des conditions ambiantes. »