Wat maakt het voor onze ogen mogelijk om te zien? Het komt voort uit een reactie die optreedt wanneer fotonen in contact komen met een eiwit in onze ogen, genaamd rodopsine, die de fotonen waaruit het licht bestaat adsorbeert.

In een paper gepubliceerd in EPJ B , Federica Agostini, Universiteit Parijs-Sud, Orsay, Frankrijk, en collega's stellen een verfijnde benadering voor van de vergelijking die het effect van deze foto-excitatie op de bouwstenen van moleculen beschrijft. Hun bevindingen hebben ook gevolgen voor andere moleculen, zoals azobenzeen, een chemische stof die in kleurstoffen wordt gebruikt. Het binnenkomende foton veroorzaakt bepaalde reacties, wat kan resulteren, overuren, in dramatische veranderingen in de eigenschappen van het molecuul zelf. Deze studie is opgenomen in een speciaal jubileumnummer van EPJ B ter ere van Hardy Gross.

Biochemische moleculen zijn zo complex dat er veel te veel computerkracht voor nodig zou zijn om realistisch te voorspellen hoe hun moleculaire structuren op een bepaalde manier gaan vouwen - en dus hun functionaliteit verkrijgen - na reacties die worden veroorzaakt door fotoninslagen. In plaats daarvan, natuurkundigen gebruiken eenvoudiger, benaderingsmodellen om de effecten van inkomende fotonen op de microscopische componenten van complexe moleculen te begrijpen.

specifiek, de auteurs modelleren de impact van een binnenkomend foton op elektronen en kernen wanneer de elektronen een aangeslagen toestand naderen. Ze voeren simulaties uit waarbij ze rekening houden met de specifieke eigenschappen van de bouwstenen van het molecuul, waardoor de benaderingen iets dichter bij de fysieke realiteit van dit fenomeen komen dan eerder werk.

Om de effectiviteit van hun aanpak te illustreren, de auteurs passen het toe op een eenvoudig voorbeeld. Ze tonen aan dat de atoomkernen door middel van een tunnelproces door de energiebarrières kunnen die stabiele toestanden scheiden. Kernen zijn ook in staat om de aangeslagen toestand te bevolken nadat binnenkomende fotonen elektronen opwekken.