香港科技大学（科大）化学系黄旭辉助理教授、严以京教授及其研究团队，解开了光合作用机理的难题，有望应用于人工光合作用系统，提高光合作用机器的功能和效率，更有效利用阳光发展再生能源。研究成果近日刊登于国际权威科学杂志《自然通讯》。
在光合作用中，阳光将植物水份中的电子分离，从而产生氧气。这个化学反应在光合作用系统II蛋白的反应中心发生，是产生氧气的第一步，亦是大气层内的主要氧气来源。光系统II蛋白内有大量包括叶绿素在内的色素分子。在其反应中心，色素分子对称分布在左、右两条链上，然而，只有其中一条链(活性链)会有电子流动，即是只有一半的色素分子会参与产生氧气的过程。这种功能上的不对称，是科学家们一直未能解开的疑团，亦是了解光合作用机理的一个难题。
科大研究团队运用分子动力学、量子力学等化学理论计算工具，揭示了活性链发挥传导作用的原因。研究发现，动态及不对称的蛋白质环境，会使活性链上的一个特别的叶绿素分子(CLA606)在接受到光能时更容易被激发，从而诱导随后的电子传递过程。研究并发现，数个氨基酸分子对于活性链的激发起了重要作用。因此，理论上透过改变这些氨基酸分子，便可改变光系统II活性链和非活性链的能力。
黄旭辉教授表示，单是X光结构未能解释为何电子倾向在活性链一方流动，因此考虑动态的蛋白质环境非常重要。研究团队运用了包括科大理学院计算集群在内的高效能计算机，发现活性链与非活性链的蛋白质环境的不同，从而确定了叶绿素分子CLA606的特性。
该研究结果有助科学家进一步了解光合作用的机理，对人工光合作用的设计和效能，以及再生能源的发展有重要启示，相信亦可广泛应用于物理化学、分子生物学及材料科学的范畴。
黄旭辉教授毕业于中国科学技术大学，其后在哥伦比亚大学取得博士学位，及于史丹福大学担任博士后研究员，2010年加入科大。黄教授曾先后获「美国化学学会OpenEye优秀青年教师奖」、研资局「杰出青年学者奖」及科大理学院「杰出研究奖」，表扬他在研究方面的杰出成就。
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