Nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học Ấn Độ (IISc) và Viện Công nghệ California (Caltech) đã giải quyết một bí ẩn lâu dài trong quá trình quang hợp, quá trình mà thực vật, tảo và một số vi khuẩn sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra năng lượng hóa học và oxy. Họ đã xác định được lý do tại sao các electron trong Photosystem II (PSII) chỉ di chuyển qua một nhánh của phức hợp protein-pigment, mặc dù cấu trúc của hai nhánh D1 và D2 trong PSII là đối xứng. Nghiên cứu này được công bố trên Tạp chí Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (Proceedings of the National Academy of Sciences).
Trong quá trình quang hợp, PSII đóng vai trò quan trọng trong việc bắt giữ năng lượng từ ánh sáng mặt trời và phân tách nước, tạo ra oxy và cung cấp electron cho các quá trình tiếp theo. Mặc dù cấu trúc của hai nhánh D1 và D2 trong PSII là đối xứng, nhưng electron chỉ di chuyển qua nhánh D1, điều này đã gây ra nhiều câu hỏi trong cộng đồng khoa học. Nghiên cứu mới cho thấy nhánh D2 có rào cản năng lượng cao hơn, khiến việc vận chuyển electron trở nên không thuận lợi. Cụ thể, việc chuyển electron từ pheophytin đến plastoquinone trong D2 đòi hỏi năng lượng kích hoạt gấp đôi so với D1, tạo ra một rào cản mà electron không thể vượt qua, ngăn chặn dòng năng lượng tiếp tục.
Những phát hiện này có thể giúp thiết kế các hệ thống quang hợp nhân tạo hiệu quả hơn, có khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiên liệu hóa học, đóng góp vào các giải pháp năng lượng bền vững và đổi mới. Việc hiểu rõ hơn về quá trình quang hợp tự nhiên mở ra cơ hội cho việc phát triển các công nghệ năng lượng tái tạo hiệu quả hơn trong tương lai.