Descrição Quântica da Excitação de Biomoléculas com Pulsos de um Fóton

Resumo

Muitas reações químicas são originadas a partir da absorção de fótons. Um exemplo importante é a fotoisomerização cis/trans do retinal, que ligado covalentemente a proteína opsina, forma o pigmento visual rodopsina presente nas células nervosas da retina de animais vertebrados. A isomerização do retinal provoca uma mudança conformacional na rodopsina que passa então a interagir com outra proteína, a transducina, levando assim a uma cadeia de reações enzimáticas, resultando em sinal elétrico levado pelo nervo óptico ao cérebro. Outro exemplo é a fotossíntese. Nesse processo, fótons são absorvidos por fotoreceptores (clorofilas) dando origem a éxcitons que são eficientemente transferidos de molécula a molécula até atingir um centro de reação. Nesse ponto ocorre a separação de cargas que dá início a uma cadeia de reações óxi-redução gerando energia química para a célula.No sentido de aprofundar os estudos sobre a interação fóton-biomoléculas é necessário realizar o tratamento quântico da radiação. Com isso, a real sensibilidade dessas reações pela excitação por um único fóton pode ser estudada. O objetivo central nesse projeto é estudar a interação de pulsos quantizados propagantes com biomoléculas. Em especial, trataremos a excitação por pulsos de um fóton no escopo da teoria quântica da radiação, no qual o conceito de fóton adquire significado preciso. Os principais sistemas moleculares a serem considerados nesse contexto serão as rodopsinas e os complexos fotossintéticos do tipo II ou do tipo Fenna-Matthew-Olson (FMO). O projeto trata, portanto, da aplicação da óptica quântica a sistemas de importância biológica.