Cientistas alemães e israelenses investigam o papel dos efeitos de spin quântico na transferência de energia

Fenômenos da física quântica estão desempenhando um papel cada vez mais evidente nos processos biológicos fundamentais, especialmente naqueles relacionados à absorção de luz e à transmissão de energia. Em uma iniciativa interdisciplinar de grande escala, pesquisadores da Universidade de Münster, da Universidade de Ulm e da Universidade Hebraica de Jerusalém uniram forças para investigar como esses efeitos quânticos modulam o comportamento dos elétrons em sistemas vivos. Este projeto de pesquisa, intitulado "Efeitos de Spin Quântico na Base dos Bioprocessos Energéticos", recebeu um aporte financeiro significativo superior a dois milhões de euros da Fundação Volkswagen, através do programa "NEXT — Biologia Quântica".

De acordo com o Professor Martin Plenio, processos biológicos essenciais, como a fotossíntese, ocorrem em velocidades que desafiam as explicações baseadas exclusivamente nos postulados da física clássica. A equipe multidisciplinar busca agora determinar com precisão a função da física quântica na otimização e aceleração desses mecanismos vitais para a existência. O foco central do estudo reside no spin do elétron — seu momento angular intrínseco que gera um momento magnético capaz de influenciar diretamente a rapidez com que o elétron se desloca através das estruturas biológicas.

A intensidade dessas interações magnéticas depende criticamente da configuração espacial das biomoléculas, especificamente de sua quiralidade, um conceito frequentemente descrito como a "lateralidade" das moléculas. As moléculas quirais atuam como filtros de spin, permitindo que elétrons com diferentes orientações de spin passem com níveis variados de facilidade, um fenômeno tecnicamente conhecido como seletividade de spin induzida por quiralidade (CISS). Este efeito estabelece uma conexão direta e profunda entre a simetria quiral e o spin eletrônico, trazendo implicações fundamentais para a nossa compreensão da natureza homoquiral da vida na Terra.

Pesquisas anteriores sobre o efeito CISS já haviam demonstrado seu potencial de aplicação na spintrônica e na compreensão de processos biológicos seletivos. Cientistas da Universidade Hebraica de Jerusalém identificaram anteriormente que o spin dos elétrons influencia a transferência de prótons em meios quirais, vinculando esse fenômeno à excitação de fônons quirais. Essa interação acelera o movimento dos prótons, que são elementos cruciais para a bioenergética celular. Tal descoberta reposiciona a transferência de prótons de uma perspectiva puramente química para o domínio complexo dos processos quânticos, abrindo novas fronteiras para a ciência moderna.