每日科学报道，慕尼黑路德维克·马克西米连大学（LMU： Ludwig-Maximilians-Universit）化学家已经推翻了福斯特理论（Forster theory）的一个基本假设，这一假设描述色素分子（pigment molecule）之间的能量转换，这些色素分子也就是那些构成光合作用的分子。新的理论会影响光学计算机设计，提高太阳能电池的效率。
叶绿素和其它色素分子常常涉及到特化蛋白质，能够形成的复合物，可以充当有效的天线，收集光并传递给光合反应中心或太阳能电池导电层。
来源：马克西米连大学
光合作用形成富含能量的化合物，这需要阳光的作用，也是地球上生命的基础。在植物中，阳光的采集是依靠所谓的天线复合物（antennal complexes），这种复合物所包含的蛋白质属于绿色素叶绿素（chlorophyll）。叶绿素捕捉到阳光能量并进行分程传递，几乎没有损失，传递要经过几个中间分子，最后传至反应中心，在那里，光能量被转换为稳定形式的化学能量。
分子间的传递过程福斯特理论已经做了描述。这一理论假定，色素的作用是振子（oscillating dipoles），它用电来激发邻近的分子，其方式很类似偶极子天线（dipole antenna）元件，这种元件接收无线电信号并传递给接收器。实验测量是在路德维克·马克西米连大学进行的，化学家海因茨·郎哈尔斯（Heinz Langhals）教授携手物理学系的科学家，现在已经推翻了这一理论。
“偶极子之间能量转移取决于它们的取向，”郎哈尔斯说： “当偶极子经正交处理后，能量转移就不应该发生。我们已经用实验测试了这个假设，同时让人惊讶的是，我们发现，能量转移快速、极其有效地进行，就是在这些条件下。”路德维克·马克西米连大学的研究小组携手国际合作伙伴，现在想建立坚固的实验基础，以构建能量转移的新理论。这很有可能影响光学电脑的发展，也有助于提高太阳能电池的效率。
叶绿素和其它色素分子常常涉及到特化蛋白质，能够形成的复合物，可以充当有效的天线，收集光并传递给光合反应中心或太阳能电池导电层。能量的采集和短暂储存，都是在特定原子团（groups of atoms）之间的化合键中，这些原子团都在色素中，因此被称为发色团（chromophores）。不同的发色团吸收的光具有不同的波长，所以一个化合物含有各种类型发色团，吸收的阳光就可以覆盖大部分的光谱。事实上，郎哈尔斯领导的研究人员的最初目标，就是要合成这样的宽频采光器。
第一步，要设计这样一个化合物，需要用福斯特理论计算染料之间能量转移的效率。该理论认为，分子间能量传递的发生原因在于振子，振子这种化合物携带着在空间上分开的相反的电荷，会导致邻近偶极子接着震荡。偶极子取向在这一过程中起关键作用。正交定向后的偶极子被认为无法传递能量。如果分子被平行定向，能量传递就可进行。令每个人大感意外的是，测量结果表明，能量传递可以在直角排列的发色团之间进行，而且几乎是100%的效率。郎哈尔斯强调：“这个过程超级有效。这体现于极短的反应时间——94亿分之一秒。
这些发现排除了这样一种想法，就是认为能量转移的产生是依靠一种基于偶极子的机制。相反，我们的结果意味着，低频耦合模式是源自分子内的振动。一个大规模的合作现在正在规划中，就是要奠定实验基础，建立新的理论，阐明染剂分子之（dye molecules）间的能量转移。新实验数据的一个结果是，所谓的“分子标尺”（ molecular ruler）方法可能需要进行校准。它也是基于福斯特理论的一个假设，认为能量转移速度取决于发色团之间的距离。这种关系用于表征生化结合反应。
发色团附着于蛋白质，这些蛋白质被怀疑彼此键合，比如抗体与抗原彼此键合，这种相互作用的监测，需要估计它们之间的距离，就从能量转移的速度来估计。新的发现最终将会导致的一种全新的理论方法，以解释整个现象，这可能极大地影响光电子领域。光学电脑处理信息的形式是光脉冲，而不是电脉冲。
“这就是为什么能量转移在分子光学电脑中起核心作用，”郎哈尔斯说：“在这里，染剂分子充当基本元素，就像传统电脑中的晶体管。”光学计算机是深入研究的主题，因为它们有可能带来极高的处理能力，只需要非常小的体积。取代福斯特理论也有助于制成高效的染剂太阳能电池。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/201105/09/270619.html
