（承上）

梁先庭 译

6.光合作用中能量传输机理

最初，人们假设在光合作用中能量迁移只通过FRET;也就是说光合作用中能量传输是在如此条件下进行的，即分子之间的距离足够的长，点偶极近似有效，能量传输是非相干传输。Forster机制适合于这样的情况，即donor与acceptor之间的耦合是通过跃迁偶极-跃迁偶极相互作用，分子在其各自能级可以进行光学跃迁的。假设激发能完全在donor或acceptor上。假设在光合作用系统中激发能是通过跳跃机制，随机地扩散迁移的。能量将要么被反应中心捕获，要么通过非辐射（热）或辐射（荧光）方式离开样本。按照跳跃模型，每一步的能量传输都是独立于前面的能量传输的，类似于随机行走。实验上，人们观察到了样本荧光的衰减；或者通过样本的双脉冲吸收谱，人们可以定量地推测它的参予率。FRET率，即辐射与非辐射衰减在每一步传输时都直接地一阶竞争，假如相互作用的分子是不同的将导致荧光辐射观察率；若相互作用的分子相同，则导致各向异性衰减率。这种偶极-偶极Forster机制的早期扩展曾经得到发展，现在变得尽人皆知的是，由许多分子组成的光合作用结构是高度有序与彼此靠近的，因此点偶极相互作用近似就不再有效了。扩展Forster理论的一种方法是保持Forster传输的基本前提，但是用扩展的而不是点偶极近似的电荷分布来模拟分子之间的相互作用。一个附加的建议是由Dexter与合作者[78-79]提出的，其意思是，当存在光子的轨道叠加时，应该包含一个电子交换机制，以致光学禁止跃迁两个分子之间的能量传输是可能的。Dexter同时还考虑了库仑相互作用的高阶表示。然而，已经清楚的是，在光合作用系统中很多参与工作的色团非常靠近地联合在一起，因此，能量传输的附加机制必须予以考虑。为了考虑光合作用分子间的耦合从强到弱的变化，提出了原始Forster理论的进一步扩展:弱相互作用就是原始的FRET机制。所引入的新的传输的模式，考虑了分子之间的耦合比FRET所假设的耦合要强，这就引入了激子理论，见文献[80]。这一传输机制就称之为相干共振能量传输，或称CRET，以区别FRET。问题于是出现了，人们怎样描述在光合作用结构中分子间相互作用能的显著变化。在着手进一步发展之前，仔细想想早期Forster的表示，并在激子后面探究点基本的量子力学也许是无不裨益的。

7、简评Forster机制（非常弱耦合）

从一开始，Forster就指出，他的FRET理论不包含任何量子参数，并且他展示，他的著名的描述FRET的方程可以经典地推导出来。Perrin最初也是基于偶极子的经典模型发展他们的能量传输理论的。另一方面，当然，用量子理论推导该理论更加精确，Forster在1948年发表的第一篇文章就是利用量子力学的含时微扰理论推导的。Arnold与Oppenheimer在1941年[29]也是利用含时的量子理论导出了他们的FRET表达，（正如前面提到的，虽然在他们提交的摘要中没有给出推导，也不知什么原因没有Arnold的名字），在他们1950年发表的文章[32]中给了FRET一个彻底的量子力学推导。即使在早期对等离子与气体的能量传输的理论研究，也利用了最新发展起来的量子力学理论表示来推导能量传输表达。所有这些理论处理利用了费米黄金准则的思想（虽然当时还没有这个名字，但在1927年已经得到了Dirac的解释[81]）。本文所讨论的内容中，费米黄金准则（称狄拉克-费米黄金准则可能更合适）是适合的，尽管在能量传输到acceptor分子之前存在一个完整的从donor分子激发态弛豫到了振动的准平衡态过程。这些意味着分子内的耦合相互作用与振动能级的宽度相比是非常弱的，也就是两个分子光谱特性的表征的内容与单独的两分子的光谱特征所表征的内容是相同的。揭示分子间耦合强度的概念，在不同文献中是不一样的。这里我们所使用的概念是Forster能量转换中经常使用的概念。“非常弱”指的是耦合的极限，也就是参与的分子能够保持它们的光谱的独立性的极限（译注：没有因为其耦合对光谱产生明显影响）。虽然Forster认识到并且提及了这一概念的含糊性，但他还是经常使用它，并且现在与FRET相关的文献也经常用到它。

（未完待续）