Ngoài trời, cây quang hợp và biến ánh nắng thành những chiếc lá mới. Còn trong phòng thí nghiệm, khi hạ nhiệt độ nguyên tử xuống độ 0 tuyệt đối (-273,15^oC), các nhà khoa học quan sát thấy một trạng thái kỳ lạ của vật chất. Tuy bề ngoài không có vẻ liên quan, song nghiên cứu mới đã thấy điểm chung giữa hai hiện tượng này, và chúng có thể giúp đưa ra cách thiết kế mới cho đồ điện tử.

 

Quang hợp là quá trình lá cây hấp thụ ánh nắng và chuyển đổi thành chất đường. Ở cấp độ nguyên tử, Mặt trời giải phóng các hạt năng lượng gọi là photon. Khi một photon va trúng lá cây, nó làm thay đổi một phân tử có cấu tạo đặc biệt, khiến cho một electron ở đó bật ra. Cái “lỗ” do electron mất đi tạo ra sẽ hút một electron khác ở gần đó để lấp chỗ. Cứ như vậy, electron và cái “lỗ” từng chứa nó di chuyển quanh lá và mang năng lượng Mặt trời đến một khu vực khác, nơi năng lượng đó kích hoạt phản ứng hóa học tạo ra chất đường cho cây. Cặp electron và lỗ này được gọi là một exciton.

 

Các nhà nghiên cứu ở Đại học Chicago, Mỹ, đã mô phỏng trên máy tính những tương tác phức tạp ở cấp độ phân tử khi quang hợp diễn ra, vì quá trình này không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Khi mô phỏng và quan sát bao quát nhiều exciton di chuyển cùng lúc trong quá trình quang hợp, họ nhận thấy các exciton này di chuyển theo một lối đi có hình dạng đặc biệt quen thuộc. Thật vậy, cách di chuyển này trông giống hoạt động của chất liệu trong hiện tượng mà đôi khi được coi là “trạng thái vật chất thứ năm”.