Jon Atherton, Yale Universiteti

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriNikhil Malvankar. Kredit: Jon Atherton

Fəlsəfə doktoru olduğu müddətdə. UMass-da Nikhil Malvankar lazerlə kvant mexanikasına və superkeçiricilərdə elektronların hərəkətinə diqqət yetirirdi. İndi Hindistanın Mumbay şəhərində yaşayan Yale professoru bakteriyaların oksigenin köməyi olmadan yerin dərinliklərində necə nəfəs aldığını izah etmək üçün biologiyaya yönəldi.

Digər elm adamları kimi, Malvankarın karyerası ətrafımızdakı dünyanı izah etmək üçün bioloji və fiziki nəzəriyyələri birləşdirərək əvvəllər ayrı-ayrı düşüncə tərzlərini qarışdırmaq üçün inkişaf etmişdir.

Bu günə qədər onun Yale Mikrob Elmləri İnstitutundakı laboratoriyası bakteriyaların üzvi tullantıların elektrik enerjisinə çevrilməsindən artıq elektronları atmaq üçün nanotellər adlanan kiçik zülal filamentləri vasitəsilə nəfəs almaq üçün istifadə etdiyi təkamül hiyləsini üzə çıxarıb.

Uyğunlaşma bakteriyalara, alimlərin bakterial “snorkeling” adlandırdıqları üsulla öz ölçüsündən 100 dəfə böyük məsafələrə elektron göndərməyə imkan verdi.

Yalenin Qərb Kampusundaki bazasından laboratoriyanın əvvəlki işi nanotellərin rolunu və atom strukturlarını ortaya qoydu, lakin elektronların necə bu qədər sürətlə hərəkət etdiyini izah etmək üçün Malvankar özünü başladığı yerə – kvant nəzəriyyəsi dünyasına qayıtdı.

Molekulyar biofizika və biokimya kafedrasının dosenti, “Bioloji nəzəriyyə sadəcə onların sürətini izah edə bilmədi” dedi. Ya ölçmələrimiz səhv idi, ya da bizə yeni bir nəzəriyyə lazım idi”.

Vaşinqton Universitetində William Parson ilə son əməkdaşlıqda komanda zülalların dəyişmə sürətini elektronlardan bir milyon dəfə yavaş tapdı və müəyyən etdi ki, elektronlar hissəciklər kimi “hoppanmaqdan” daha çox dalğada “sörf edir”. Müəllifi Uilyam Parson, Vaşinqton Universiteti, keçmiş Yale Ph.D. tələbə Peter Dahl və Malvankarın tapıntıları The Journal of Physical Chemistry Letters jurnalında örtük məqaləsi olaraq nəşr olundu .

“Biz bir vaxtlar klassik Nyuton qanunlarına uyğun gələn elektronları düşündük – necə ki, tennis topu sıçramağa davam edəcək və həmişə geri qayıdacaq. Bunun əvəzinə, elektronların otaq temperaturunda belə, materialda ardıcıl şəkildə sürətlə hərəkət etmə qabiliyyətinə malik enerji dalğası kimi davranmasının şahidi olduq.

Tapıntıların tənəffüsdə kvant mexanikasını müşahidə edən ilk tapıntılar arasında olduğu güman edilir ki, bu da kvant algılama və hesablama sahəsinə əhəmiyyətli təsir göstərir.

“Günəş işığının çox sürətlə, lakin çox qısa məsafədə hərəkət etdiyi fotosintez kimi proseslər istisna olmaqla, ümumi müdriklik ondan ibarətdir ki, bioloji dünya istənilən kvant effektini effektiv şəkildə məhv edən çox səs-küylü və düşmən mühitdir” dedi Malvankar.

“Ümumiyyətlə, biz biologiyada kvant mexanikasını düşünmürük, ona görə də bu, böyük sürprizdir.”

“Kvant kompüterlərinə böyük maraq var, çünki onlar böyük həcmdə məlumatları saxlaya və emal edə bilirlər. Lakin bunun üçün elektronların bir-biri ilə əlaqə saxlaması tələb olunur və hazırda bu, yalnız mənfi 500 dərəcə Fahrenheit-ə qədər olan temperaturlarda baş verə bilər ki, bu da baha başa gəlir”.

“Lakin təbiət çox vaxt mürəkkəb problemlərin çox sadə həllərinə malikdir.

“Bu bakteriyalarda biz otaq temperaturunda kvant effektlərini ölçürük. Əgər təbiətin özündən dərslər çıxara bilsək, kvant mexanikası və biologiya haqqında bildiklərimizi birləşdirsək, kvant kompüterləri üçün növbəti sıçrayış etmək üçün eyni prinsipləri tətbiq etməyə başlaya bilərik.”

Daha çox məlumat: William W. Parson və digərləri, 300 K-da Sitokrom Nanotellərində Koherent Elektron Transferi, Fiziki Kimya Məktubları Jurnalı (2025). DOI: 10.1021/acs.jpclett.5c01339

Jurnal məlumatı: Fiziki Kimya Məktubları Jurnalı 

Yale Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir