2009-02-07

Subject: Fotossíntese num flash

 

Fotossíntese num flash

 

 

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Imperial laser lab

Um novo método de examinar as funções internas das plantas lançou luz sobre a forma como elas recolhem a energia do Sol.

Os investigadores tiraram fotografias a laser com apenas 1 bilionésio de segundo de duração para examinar o papel dos electrões na transferência de energia. A abordagem será crucial na descoberta da forma como a energia saltita através de outros sistemas, como dispositivos electrónicos, e pode levar à construção de painéis solares melhorados.

Ian Mercer, da University College de Dublin, em colaboração com investigadores do Imperial College de Londres, examinou a proteína LH2, um sistema fotossintético bem conhecido. A proteína ajuda a recolher os electrões da água, usando-os depois para conduzir a reacção que produz açúcares a partir de dióxido de carbono.

"De forma geral, estamos a tentar compreender de que forma a natureza consegue transportar energia ao longo de moléculas de grande dimensão e a fotossíntese é um bom exemplo", diz Mercer. 

Enorme quantidade de investigação foi realizada para avaliar o papel dos electrões nesse processo, com o objectivo de aumentar a eficiência dos painéis solares, a maioria dos quais opera com uma taxa de eficiência que ronda apenas os 10%. O que tem permanecido pouco claro, no entanto, é o grau em que os electrões interagem uns com os outros ou com outras moléculas fora da maquinaria.

Vários métodos baseados no laser foram desenvolvidos para examinar o emparelhamento dos electrões mas exigem que as delicadas proteínas sejam sujeitas a milhares ou milhões de flashes de laser, o que pode alterar a sua estrutura ou destruí-las completamente.

O método de Mercer pode analisar esses emparelhamentos de electrões directamente apenas com um flash de laser ultra-rápido de apenas 100 femtosegundos, ou seja, dez mil milhões de vezes mais curto que um flash médio de uma máquina fotográfica.

Esses flashes curtos são compostos por um vasto espectro de cores, com cada uma a corresponder à energia particular dos fotões que o compõem.

 

O novo método funciona dividindo poderosos flashes de laser em três raios e cruzando-os na amostra de proteínas numa geometria específica. A luz que sai da amostra fornece pela primeira vez uma imagem sem ambiguidades da forma como as diferentes cores, logo energias, interagem no interior da proteína.

"O facto de ser instantâneo não é um detalhe", diz Mercer. "Significa que somos capazes de tirar uma fotografia de qualquer sistema antes de a molécula ter hipótese de mover os seus átomos de forma significativa. Estamos a ver a forma de algo antes de o laser lá ter chegado, é um mundo completamente diferente."

O novo método aplica-se a uma vasta gama de amostras, pois os intricados detalhes do transporte de electrões são objecto de estudo em disciplinas que vão desde a electrónica à concepção de medicamentos.

Os resultados podem ser usados para imitar o processo na construção de painéis solares mais eficientes, uma busca em que Mercer diz "o impacto de um pequeno aumento de eficiência é muito importante para o mundo".

O método apenas foi tornado possível com os desenvolvimentos nos laser no Imperial College de Londres, que conseguem fornecer uma enorme variedade de cores nos flashes, feito alcançado por John Tisch.

"A fonte de laser abriu uma nova fronteira de óptica", diz Tisch. "A beleza disso é que podemos realmente extrair informação num único flash, os dados estão a surgir a uma velocidade muito superior à que se podia observar."

Mercer diz que a equipa está agora a debater com outros investigadores, ansiosos por aplicar o novo método ao seu próprio trabalho. "Não há nenhuma conversa sobre isto que não tenha terminado com alguém a dizer 'temos que colocar lá uma amostra nossa'". 

 

 

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