Элементы квантовой биофизики

Электрон қўзғалиш энергиясининг миграцияланиши

• Электрон миграцияси қўзғалган молекулаларнинг S1 ва Т1 –сатҳларидан амалага ошади. Энергиянинг миграциялани-ши-энергиянинг нурланишсиз, донор Д билан акцептор А кинетик тўқнашувларисиз иссиқликка айланмасдан, атомлар оралиғидан анча катта масофага узатилишидир.
• Д + h  Д*; Д* + А  А* + Д
• Энергиянинг миграцияланиши бир молекула ичида ёки молекулалар ўртасида амалга ошиши мумкин. Биринчи ҳолда энергиянинг узатилиши битта молекула доирасида, унинг хромофор гуруҳи ичида ёки иккита боғланган ёки боғланмаган гуруҳлараро амалга ошади. Молекулалараро энергиянинг миграцияланишининг оддий ҳоли қўзғалган молекулалар нурланишининг такрорий ютилишидир. Бу жараён концентрланган эритмалар флуоресценциясининг сусайишида намоён бўлади.

Фотобиологик жараёнларда электрон қўзғалиш энергиясининг нурланишсиз ўтиш механизмига биноан миграцияланиши муҳим аҳамиятга эга.

Алмашма-резонанс механизми:

• Энергиянинг нурга айланмасдан узатилиши, молекуланинг фақат синглет ҳолатидангина эмас, триплет ҳолатидан ҳам амалга ошади.
• Ташилиш Д-донор ва А –акцептор молекула-лари спинларининг ўзгариши билан боради. Бунда Д ва А аро электрон алмашиниш, нати-жада, улар спин ҳолатларининг алмашини-шига олиб келади. Яъни “иссиқ” молекула қўзғалган электронни “совуқ” молекулага бериб ўзи эса қўзғалмаган электронни қабул қилади.

Индуктив-резонанс механизми

• Молекулалараро анча катта тахминан 2-10 нм масофаларда амалга ошиб, қўзғалган Д* молекула билан акцептор молекулаларнинг резонансли таъсирланиши туфайли юз бера-ди. Бу синглет-синглет ва триплет-триплет ўтиш-лардан иборат бўлиб, эритмаларда, биологик системаларда кўпроқ қайд этилади.

Экситон механизми

• Бу йўл кристалли структураларда учрайди. Қўзғалган электроннинг бир молекуладан бошқа бир молекулага “сакраб” ўтиши натижасида, фазовий яқин жойлашган молекулалар гуруҳининг биргаликда қўзға-лиши содир бўлади. Масалан, чала ўтказ-гичлар кристалида қўзғалиш натижасида, электрон-тешик жуфти ҳосил бўлиб, бу хил яхлит жуфтлар (экситонлар) биргаликда ҳаракатланади. Ўзида қўзғалиш энергияси-ни жамлаб олган экситон тез миграция-ланиб, юзлаб ҳатто минглаб молекулалар билан учрашиб чиқади.

Электронларнинг туннел орқали ташилиши

• Механизми жиҳатидан энергия миграциялани-шига яқин бўлиб, жараён ўзаро энергия тўсиғи орқали оқсил табиатли ташувчи-молекулалар ўртасида амалга ошади. Электронларнинг туннел орқали ташилиши электрон энергияси донор билан акцептор ўртасидаги энергетик барьер ёки тўсиқ бўлган шароитида юз беради. Эффект соф-механикавий табиатга эга бўлиб, 0,5-1 нм масофада амалга ошади.
• Электроннинг тўсиқ остидан туннел орқали ўтиш механизмининг хусусияти шундаки, у энг паст ҳарорат- суюқ азот ҳарорати (77 К) ва ундан ҳам тубан хароратда ҳам амалга ошаверади.