Cómo las coherencias excitón-vibracionales controlan la separación de carga en el centro de reacción del fotosistema II

En la fotosíntesis, la luz solar absorbida produce excitaciones colectivas (excitones) que forman una superposición coherente de estados electrónicos y vibracionales de los pigmentos individuales. La espectroscopía electrónica bidimensional (2D) permite visualizar cómo estas coherencias están involucradas en los procesos primarios de transferencia de energía y carga. Basándonos en modelos cuantitativos, identificamos las coherencias excitón-vibracional observadas en el eco de fotones 2D del centro de reacción del fotosistema II (PSII-RC). Encontramos que las vibraciones resonantes con los desgastes de excitón pueden modificar la deslocalización de los estados excitón y producir estados adicionales, promoviendo así la transferencia de energía dirigida y permitiendo un cambio entre las dos rutas de separación de carga. Concluimos que la coincidencia de las frecuencias de las vibraciones más intensas con los desgastes dentro de la colección de estados de excitón y transferencia de carga en el PSII-RC no ocurre por casualidad, sino que refleja un principio fundamental de cómo se optimizó la conversión de energía en la fotosíntesis.