Cosa permette ai nostri occhi di vedere? Deriva da una reazione che si verifica quando i fotoni entrano in contatto con una proteina nei nostri occhi, chiamato rodopsina, che adsorbe i fotoni che compongono la luce.

In un articolo pubblicato su EPJ SI , Federica Agostini, Università Paris-Sud, Orsay, Francia, e colleghi propongono un'approssimazione raffinata dell'equazione che descrive l'effetto di questa fotoeccitazione sui mattoni delle molecole. I loro risultati hanno implicazioni anche per altre molecole, come l'azobenzene, una sostanza chimica utilizzata nei coloranti. Il fotone in arrivo innesca determinate reazioni, che può risultare, col tempo, in drammatici cambiamenti nelle proprietà della molecola stessa. Questo studio è stato incluso in un numero speciale per l'anniversario di EPJ SI in onore di Hardy Gross.

Le molecole biochimiche sono così complesse che richiederebbe troppa potenza del computer per prevedere realisticamente come le loro strutture molecolari si piegano in un modo particolare, e quindi acquisiscono le loro funzionalità, dopo reazioni innescate da impatti di fotoni. Anziché, i fisici usano più semplice, modelli approssimati per comprendere gli effetti dei fotoni in ingresso sui componenti microscopici di molecole complesse.

Nello specifico, gli autori modellano l'impatto di un fotone in arrivo su elettroni e nuclei quando gli elettroni si avvicinano a uno stato eccitato. Eseguono simulazioni tenendo conto delle proprietà specifiche degli elementi costitutivi della molecola, rendendo le approssimazioni leggermente più vicine alla realtà fisica di questo fenomeno rispetto al lavoro precedente.

Per illustrare l'efficacia del loro approccio, gli autori lo applicano a un semplice esempio. Dimostrano che i nuclei atomici sono in grado di attraversare le barriere energetiche che separano gli stati stabili mediante un processo di tunneling. I nuclei sono anche in grado di popolare lo stato eccitato dopo che i fotoni in arrivo hanno eccitato gli elettroni.