Choć fotosynteza wydaje się zjawiskiem dość dobrze opisanym, nadal kryje przed nami kilka tajemnic. Przede wszystkim wciąż zagadką pozostaje, w jaki sposób rośliny pozyskują wystarczającą ilość energii na tak energochłonny proces, jakim jest zamiana energii świetlnej w energię chemiczną, wykorzystywaną do syntezy złożonych cząsteczek organicznych z dwutlenku węgla i wody.

Wiemy, że kluczową rolę w procesie fotosyntezy odgrywają elektrony, których ruch i transfer energii w strukturach molekularnych roślin są niezwykle wydajne.

Badania sugerują, że w fotosyntezie może występować zjawisko kwantowej koherencji. Polega ono na tym, że elektrony i ekscytony (cząstki energetyczne przenoszone podczas fotosyntezy) zachowują się jak fale, co pozwala im jednocześnie 'wypróbowywać’ różne ścieżki energetyczne w strukturze molekularnej rośliny. Ta właściwość mechaniki kwantowej pozwala na optymalne przesyłanie energii do centrum reakcji fotosyntetycznej, gdzie zostaje przekształcona w energię chemiczną. Bez tej koherencji energia mogłaby być rozproszona, a proces byłby mniej wydajny. Nadal nie wiemy jednak, w jaki sposób elektrony się układają, aby te procesy kwantowe zachodziły.

Teraz badacze pod kierownictwem Riccardo Comina z Massachusetts Institute of Technology (MIT) po raz pierwszy w historii zmierzyli geometryczny 'kształt’, jaki przybiera samotny elektron podczas poruszania się przez ciało stałe.

To odkrycie otwiera nowe możliwości badania, w jaki sposób elektrony poruszają się i oddziałują w ciałach stałych na poziomie kwantowym i może mieć zastosowanie w różnych dziedzinach, od opracowywania nowych materiałów kwantowych po zrozumienie naturalnych procesów, takich jak fotosynteza.