2024年3月，物理科学与技术学院段红光教授与多伦多大学R. J. Dwayne Miller教授（英国以及加拿大科学院院士）、德国汉堡大学Michael Thorwart教授以及马克斯普朗克研究所合作，在国际知名期刊Science Advances上发表题为Unraveling Quantum Coherences Mediating Primary Charge Transfer Processes in Photosystem II Reaction Center的学术论文。

植物反应中心蛋白是自然界进化出唯一能够利用电荷转移过程电离水产生氧气的功能蛋白，其具体的物理机制尚未清晰。该研究利用二维相干光谱的高时间分辨能力，在低温下（20K）探测了反应中心蛋白在能量以及电荷传输过程中的量子相干效应。该工作揭示了在不同的电荷传输路径中，具有极强激子耦合的叶绿素(大约150cm^-1)可产生长时间的电子相干。并且，实验发现，该量子相干效应可有效对抗环境噪声。即便在室温下，电子相干也可存在百飞秒量级。同时，该研究发现，即便在20K的温度下，具有中等耦合的叶绿素（小于50cm^-1）之间不会产生长时的电子相干。

该工作通过利用二维相干光谱测量低温下反应中心的能量以及电荷传输过程，揭示了具有不同电子耦合的叶绿素之间的量子相干特性以及它与环境之间的关系。该工作发表于国际知名期刊Science Advances，该杂志发表原创性强、影响力大的工作。该工作得到了国家自然科学基金委、宁波大学以及德国DFG基金的支持。宁波大学为第一完成单位，物理科学与技术学院Ajay Jha（兼职）、章盼盼以及斯坦福大学Vandana Tiwari为第一作者，星空在线,星空在线(中国)段红光教授为最后通讯作者。

Science Advances是AAAS的第一本在线开放期刊（影响因子14.9），期刊发表重要的、创新的原创研究。出版领域广泛，包括计算机、工程、环境、生命、数学、物理和社会科学。

图1：A.PSII反应中心蛋白结构。B.测量的稳态吸收谱以及激光光谱。测量的不同时刻的二维相干光谱展现在C到H。