RU EN

Меню страницы:

Публикации 2018 года

Ключевые слова:
оптика, фотонные кристаллы, фотосинтез

Реферат

УДК 535.361:581.132

Буханов Е. Р.1, Коршунов М. А.2, Шабанов А. В.2 Оптические процессы в фотосинтезе // Сибирский лесной журнал. 2018. № 5. С. … .

DOI: 10.15372/SJFS20180502

© Буханов Е. Р., Коршунов М. А., Шабанов А. В., 2018

Приведен обзор состояния и анализ работ, связанных с оптическими процессами фотосинтеза. Особое внимание уделяется работам по исследованию этих процессов в иридопластах и хлоропластах, имеющих фотонно-кристаллическую структуру. С общей точки зрения фотонный кристалл (ФК) является свехрешеткой с характерным масштабом периодичности диэлектрической проницаемости (показатели преломления) порядка длинны световой волны. В таких структурах в спектре электромагнитных волн появляются запрещенные зоны. Это означает что в заданном спектральном диапазоне свет любой поляризации не может войти в ФК или выйти в каком-либо направлении. Важным свойством ФК является высокая степень локализации электромагнитных волн на дефектах решетки. В этом случае в запрещенных зонах ФК возникает дефектные уровни энергии. Атом или молекула могут излучить квант с частотой соответствующей дефектной моде. В большинстве работ, посвященных исследованию оптических процессов фотосинтеза, не учитывались особенности распространения света в ФК структурах. Периодические структуры были обнаружены в растительном и животном мире. В работе представлено влияние длиннопериодической структуры на оптические свойства и локальные характеристики световых волн. В том числе на спектр пропускания и отражения, а также на распределение электромагнитного поля в слоистой структуре. С использованием современного математического аппарата был произведен расчет основных спектральных и оптических характеристик на примере бегонии Begonia L. В работах, описывающих распространение света до последнего времени не учитывалось длиннопериодическое строение, однако для интерпретации результатов были введены понятия (антенна, реакционный центр, наличие двух фотосистем) без детального описание физической природы. Дополнительно были введены резонансный механизм передачи энергии возбуждения от молекулы донора к молекуле акцептора и квантовая когерентность. На основе анализа полученных данных в рамках единого подхода это позволило объяснить механизм влияния на фотосинтез, а именно: возникновение двух фотосистем (разделение стоп зоны на две), особенность длинноволнового квантового выхода его усиление (эффект Эмерсона), в том числе смещение красной границы, увеличение эффективности фотосинтеза при дополнительном облучении, расширение области поглощения.


Вернуться к списку статей