Interactions between pigments for efficient light harvesting and photoprotection in photosynthesis
Project goals
The aim of this project is to elucidate the role of two types of interactions between pigments in photosynthesis: 1) excitonic interaction and its significance for efficient light-harvesting, and, 2) spatial overlap of electron orbitals and its importance for protection against reactive singlet oxygen. We will study light-harvesting complexes in which the role of pigment interactions remains unclear, such as antennas with red states, or where these interactions dominate, as chlorosomes. An advanced method of two-dimensional electron spectroscopy with femtosecond resolution will be used, which allows to distinguish between excitonic interactions and usually prevailing pigment-protein interactions. Pump-probe spectroscopy with nanosecond resolution will be used to study photoprotection in photosynthetic complexes. The results will provide a new insight into the function of photosynthetic complexes and will be used to optimize the function of artificial light-harvesting complexes based on self-assembly of pigments, where both types of pigment interactions play a vital role.
Keywords
primary processes of photosynthesisexcitonic interactiontwo-dimensional electronic spectroscopytime-resolved spectroscopyartificial photosynthesis
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202000001
Main participants
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
20-01159S
Alternative language
Project name in Czech
Interakce mezi pigmenty pro účinný sběr světla a fotoprotekci ve fotosyntéze
Annotation in Czech
Tento projekt si klade za cíl objasnění role dvou typů interakcí mezi pigmenty ve fotosyntéze: 1) excitonové interakce a jejího významu pro světlosběrnou funkci a 2) prostorového překryvu elektronových orbitalů a jeho důležitosti pro ochranu před reaktivnímu singletním kyslíkem. Budeme studovat světlosběrné komplexy, ve kterých je úloha pigmentových interakcí zatím nejasná, jako jsou antény s tzv. červenými stavy, nebo kde je naopak dominantní, jako např. chlorosomy zelených fotosyntetických bakterií. Použita bude pokročilá metoda dvourozměrné elektronové spektroskopie s femtosekundovým rozlišením, která umožní rozlišit excitonovou interakci od obvykle převažujících pigment-proteinových interakcí. Pro studium fotoprotekce fotosyntetických komplexů využijeme spektroskopii s nanosekundovým rozlišením. Výsledky poskytnou nové informace o funkci fotosyntetických komplexů a budou použity k optimalizaci funkce umělých světlosběrných komplexů založených na samoorganizaci pigmentů, kde oba typy interakcí mezi pigmenty hrají zásadní roli.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
OECD FORD - secondary branch
—
OECD FORD - another secondary branch
—
BE - Theoretical physics
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2020
Realization period - end
Jun 30, 2023
Project status
—
Latest support payment
Apr 1, 2023
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP24-GA0-GA-R
Data delivery date
May 21, 2024
Finance
Total approved costs
5,925 thou. CZK
Public financial support
5,871 thou. CZK
Other public sources
54 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 925 CZK thou.
Public support
5 871 CZK thou.
99%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
Solution period
01. 01. 2020 - 30. 06. 2023