Témata prací (Výběr práce)Témata prací (Výběr práce)(verze: 278)
Detail práce
   Přihlásit přes CAS
Kvantová teorie fotosyntetického přenos excitační energie v ustáleném režimu
Název práce v češtině: Kvantová teorie fotosyntetického přenos excitační energie v ustáleném režimu
Název v anglickém jazyce: Quantum theory of photosynthetic excitation energy transfer in steady state regime
Akademický rok vypsání: 2018/2019
Typ práce: disertační práce
Jazyk práce:
Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
Vedoucí / školitel: RNDr. Tomáš Mančal, Ph.D.
Řešitel:
Zásady pro vypracování
1) Zpracovat podrobnou rešerši literatury o vlastnostech, teoretickém popisu a experimentálních metodách zkoumání fotosyntetických agregátů chlorofylů a karotenoidů
2) Osvojit si metody teoretického popisu spektroskopických metod zkoumání těchto agregátů.
3) Osvojit si a rozvinout metody popisu transportních jevů a molekulární dynamiky agregátů.
4) Simulovat přenosové jevy na dlouhých časových škálách odpovídajících excitaci nekoherentním slunečním světlem
5) Zkoumat vliv dynamického nepořádku a pomalých fluktuací na ustálený režim fotosyntetické funkce.
6) Zformulovat kvantově mechanickou teorii přenosových jevů v ustáleném režimu včetně temporální lokalizace kvantových skoků.
7) Výsledky publikovat ve kvalitních zahraničních časopisech
Seznam odborné literatury
1] S. Mukamel, Principles of nonlinear spectroscopy, Oxford University Press, Oxford, 1995
[2] L. Valkunas, D. Abramavicius and T. Mančal, Molecular Excitation Dynamics and Relaxation: Quantum Theory and Spectroscopy,Wiley-VCH, Weiheim, 2013
[3] R. E. Blankenship, Molecular Mechanisms of Photosynthesis, Blackwell Science, Oxford, 2002
[4] H. van Amerongen, L. Valkunas and R. van Grondelle, Photosynthetic excitons, World Scientific, Singapore, 2000
[5] A. Chenu, P. Malý and T. Mančal, Chem. Phys. 439 (2014) 100
[6] T. Mančal and L. Valkunas, New J. Phys. 12 (2010) 065044
[7] I. Kassal, J.Yuen-Zhow and S. Rahimi-Keshari, J. Phys. Chem. Lett, 4 (2013) 362
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
Natural photosynthesis occurs under the conditions of weak driving by an external light, which changes illumination of a photosynthetic apparatus on a very slow time scale (in comparison with the ultrafast energy transfer rates). Ultrafast time-resolved spectroscopy, which is our main source of information about the photosynthetic energy transfer, and the quantum mechanical analysis of their results seem to suggest that the dynamics of an antenna can be understood as a series of ultrafast events. However, the conditions in nature require a continuous change of state model. The appropriate mode of the description of the photosynthetic antenna complexes is therefore a non-equilibrium steady state with feeding and draining of the excitation.
The dissertation project aims at combining the steady state models of excitation with the theoretical techniques, which successfully describe short time dynamics of individual photosynthetic antennae in ultrafast pulsed experiments. The main discrepancy to overcome is that the continuous model disregards the obvious fact that some events (on time scales much slower than energy transfer) proceed in an apparently discontinuous manner and they are temporally localized on a macroscopic scale. Geiger counter clicks are the most famous example. On the other hand, continuous steady state description is correct at least from a statistical point of view. The discrepancy can be resolved by thorough application of decoherence theory on the particular case of biological photoinduced events. Theoretical tools of the open quantum systems theory and decoherence theory will be applied here on particular well-defined biological systems studied experimentally in recent years. Achieving a reliable steady state formulation of problems otherwise studied by dynamical methods will enable to treat more complicated and larger photosynthetic systems, and it will at the same time bring theory closer to the description of the real situation in photosynthetic organisms.
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK