在实验室里，科学家们对当原子冷却到几乎绝对零时形成的奇怪状态感到惊讶。 与此同时，窗外的树木正在吸收196世界之最阳光并将其转化为新叶子。 这两种情况可能看起来完全无关，但芝加哥大学最近的一项研究表明，这些过程并不像表面上看起来那么明显。

该研究发表在《PRX Energy》杂志上，在光合作用过程和激子凝聚之间建立了原子水平的联系，激子凝聚是一种奇怪的物理状态，可以让能量无损耗地流过材料。 作者表示，这一发现不仅从科学角度来看令人着迷，而且还可能为电子设计提供新的视角。

“据我们所知，这些领域以前从未相互连接过，所以我们发现这非常引人注目和令人兴奋，”研究合著者大卫马齐奥蒂教授说。

Mazziotti的实验室专门研究原子和分子复杂的相互作用的模型，因为它们表现出有趣的特性。 肉眼无法看到这些相互作用，因此计算机建模可以为科学家提供了解这种行为发生原因的窗口，并且还可以为设计未来技术提供基础。

特别是，Mazziotti 和研究合著者 Anna Schouten 和 LeeAnn Sager-Smith 一直在模拟光合作用发生时在分子水平上发生的情况。

当来自太阳的光子撞击树叶时，会引发特殊设计的分子发生变化。 能量使电子松散。 电子和它曾经所在的“空穴”现在可以绕着叶子传播，将太阳的能量带到另一个区域，在那里触发化学反应，为植物制造糖。

移动的电子和空穴对一起被称为“激子”。 当团队鸟瞰并模拟多个激子如何移动时，他们注意到了一些奇怪的事情。 他们在激子的路径中看到了看起来非常熟悉的模式。

事实上，它看起来非常像一种被称为玻色-爱因斯坦凝聚态的材料，有时也被称为“物质的第五态”。在这种材料中，激子可以连接成相同的量子态——就像一组铃声完美地鸣响。 这使得能量可以零摩擦地围绕材料移动。 196世界之最（这些奇怪的行为引起了科学家的兴趣，因为它们可以成为卓越技术的基石，例如，一种称为超导性的类似状态是 MRI 机器的基础）。

根据 Schouten、Sager-Smith 和 Mazziotti 创建的模型，叶子中的激子有时会以类似于激子凝聚行为的方式连接起来。

一方面，只有当材料冷却到明显低于室温时才能看到激子凝聚， 这有点像看到一杯热咖啡中形成冰196世界之最块。

“光合作用光收集是在196世界之最室温下的系统中进行的，而且它的结构是无序的——与用于制造激子凝聚物的原始结晶材料和低温非常不同，”Schouten 解释道。

科学家们表示，这种效应并不是全部——它更类似于凝结物形成的“岛屿”。 “但这仍然足以增强系统中的能量转移，”Sager-Smith说。 事实上，他们的模型表明它可以将效率提高一倍。

这为未来技术生产合成材料开辟了一些新的可能性。 “完美的理想激子凝聚体很敏感，需要很多特殊条件，但对于实际应用来说，看到一些可以提高效率但可以在环境条件下发生的东西是令人兴奋的。”这一发现也有助于他的团队十年来探索的更广泛的方法。

在光合作用等过程中，原子196世界之最和分子之间的相互作用非常复杂，即使是超级计算机也很难处理，因此科学家传统上必须简化模型才能掌握它们。 但Mazziotti认为有些部分需要保留：“我们认为电子的局部相关性对于捕捉自然的实际运作方式至关重要。”