Wissenschaftler des Indian Institute of Science (IISc) und des California Institute of Technology (Caltech) haben einen langjährigen Mechanismus in der Photosynthese entschlüsselt. Ihre Forschung, veröffentlicht in den Proceedings of the National Academy of Sciences, beleuchtet die bevorzugte Elektronenbewegung innerhalb des Photosystem II (PSII), einem zentralen Protein-Pigment-Komplex, der für die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie verantwortlich ist.
In PSII existieren zwei symmetrische Zweige, D1 und D2, die jeweils Chlorophyllmoleküle enthalten. Trotz dieser Symmetrie fließt der Elektronenstrom bevorzugt durch den D1-Zweig. Die Forscher kombinierten molekulare Dynamik-Simulationen, quantenmechanische Berechnungen und die Marcus-Theorie, um die Energiebarrieren für den Elektronentransfer in beiden Zweigen zu untersuchen. Sie fanden heraus, dass der D2-Zweig eine deutlich höhere Energiebarriere aufweist, was den Elektronentransfer energetisch ungünstig macht. Diese Erkenntnisse könnten zur Entwicklung effizienterer künstlicher Photosynthesesysteme beitragen, die Sonnenenergie in chemische Brennstoffe umwandeln und somit nachhaltige Energielösungen fördern.
Die Studie wurde von Aditya Kumar Mandal, einem Doktoranden am IISc, geleitet. Weitere Mitautoren sind Shubham Basera, ebenfalls Doktorand am IISc, und William A. Goddard III von Caltech. Die Forschung wurde von der Anusandhan National Research Foundation (ANRF) in Indien unterstützt.