Descrição Quântica da Excitação de Biomoléculas com Pulsos de um Fóton

• Processo: 11/09258-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2011
• Data de Término da vigência: 01 de setembro de 2015
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
• Pesquisador responsável: Fernando Luis Semião da Silva
• Beneficiário: Jader Pereira dos Santos
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Teoria quântica da luz Óptica quântica Informação quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Coerência Quântica | Informação Quântica | Teoria Quântica da Luz | Óptica Quântica

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.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SANTOS, J. P.; SEMIAO, F. L.. Entanglement in atomic systems interacting with single-photon pulses in free space. Physical Review A, v. 86, n. 5, NOV 21 2012. (11/09258-5)

SANTOS, J. P.; SEMIAO, F. L.. Master equation for dissipative interacting qubits in a common environment. Physical Review A, v. 89, n. 2, FEB 28 2014. (11/09258-5)