光合作用体系中的量子相干性和量子纠缠的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11174233
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    李宏荣
  • 依托单位：
    西安交通大学
  • 学科分类：
    A2205.光量子物理和量子光学
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

量子相干性是量子波动性的核心性质，最新的实验发现量子相干性存在于常温环境下光合作用体等生物体系中，并对光合作用过程中高效的能量传输起到了重要的作用，这一发现对通过量子力学了解和掌握生物过程、学习生物过程、并实现人工模拟生物过程意义重大。本项目旨在对光合作用等生物体中量子相干性、量子纠缠的存在形式、量子新效应、物理机制、以及它们对生物乃至生命过程的功能性作用展开研究，其中包括研究生物体系能够在常温等条件下产生并维持量子相干性、量子纠缠的基础物理问题，并探索在生物体系中实现量子信息存储、传输和计算的可能方案和有效途径。本项目的研究成果将对提高利用太阳能的效率、应对新能源问题和在生物体系中实现量子调控提供理论基础、有效的实现方法和途径。

结项摘要

在分子尺度揭示光合作用体系运行的物理机制，可以有效促进人造光合作用、特别是纳米尺度光能转化器件的研究进程。项目基于量子光学的方法，研究了光合作用二聚体、三聚体等典型分子体系中的量子相干、量子纠缠产生、演化及相关特性，并针对不同理论模型研究了色素分子或分子团间能量高效传输的量子机制。构建了一个用经典驱动的非平衡二能级量子谐振动的色素分子物理模型，这个模型可在不同温度下产生持续的量子纠缠；通过对两个色素分子团间能量传输的量子模型研究发现，真实光合作用捕光复合体系中分子团所包含的分子数量是实现高效的最经济参数；研究了二聚体分子在超宽时域脉冲作用下吸收并传输能量的物理过程，分析了量子相干、量子纠缠随脉冲时域形状的改变；建立并系统研究了分子集体振动辅助大失谐分子体系间能量高效传输的物理机制；研究了量子相干对色素分子能量传输效率、分子开关、分子马达等问题。

项目成果

期刊论文数量（23）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Retraction notice to “Quantum key distribution without sharing reference frame using single photon rotational-invariant subspace” [Opt. Commun. 308C (2013) 256–259]
撤回通知“使用单光子旋转不变子空间不共享参考系的量子密钥分配”[选项。
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Optics Communications
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Pei Zhang;Hong-Rong Li;Hong Gao;Fu-Li Li
  • 通讯作者：
    Fu-Li Li
Photoisomerization dynamics of a rhodopsin-based molecule (potential molecular switch) with high quantum yieldsnbsp;
具有高量子产率的视紫红质分子（潜在分子开关）的光异构化动力学
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Physica Scripta
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    方爱平;李宏荣;谢瑞华;李福利
  • 通讯作者：
    李福利
Orbital angular momentum filter of photon based on spin-orbital angular momentum coupling
基于自旋轨道角动量耦合的光子轨道角动量滤波器
  • DOI：
    10.1016/j.physleta.2015.06.022
  • 发表时间：
    2015-10
  • 期刊：
    Physics Letters A
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Liu, Rui-Feng;Li, Hong-Rong;Gao, Hong;Li, Fu-Li
  • 通讯作者：
    Li, Fu-Li
光合作用体系能量传递和量子纠缠研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李宏荣;汪小莲;李福利
  • 通讯作者：
    李福利
Photoisomerization dynamics of a rhodopsin-based molecule (potential molecular switch) with high quantum yields
具有高量子产率的视紫红质分子（潜在分子开关）的光异构化动力学
  • DOI：
    10.1088/0031-8949/90/2/025401
  • 发表时间：
    2015-02
  • 期刊：
    Physica Scripta
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Li, Hong-Rong;Xie, Rui-Hua;Li, Fu-Li;Allen, Rol;E.
  • 通讯作者：
    E.

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其他文献

以创新人才培养为目标的大学物理教学改革
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    中国大学教学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李宏荣;王小力;田蓬勃;徐忠锋;张孝林
  • 通讯作者：
    张孝林
提高人才培养质量的关键在提升教师的教学水平
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    中国大学教学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王小力;李宏荣;徐忠锋;张孝林
  • 通讯作者：
    张孝林
提高教学质量 创新拔尖人才培养
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    中国大学教学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王小力;李宏荣;徐忠锋;张孝林
  • 通讯作者：
    张孝林

其他文献

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量子模拟光合作用等生物分子现象
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非高斯光场纠缠与其在量子信息中的应用
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    面上项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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