在一个实验室中，科学家们惊叹地观察到一种奇特的状态，当他们将原子冷却到接近绝对零度时。与此同时，在他们的窗外，树木正在吸收阳光并将其转化为新叶子。这两种场景似乎完全无关，但芝加哥大学最近的一项研究提出，这些过程并不像表面上看起来的那样不同。

这项研究发表在《PRX能源》期刊上，通过对光合作用过程和激子凝聚态的探究，建立了原子水平上的联系。激子凝聚态是一种奇特的物理状态，使能量能够在材料中无摩擦地流动。根据作者们的说法，这一发现不仅从科学角度令人着迷，也可能为电子设计提供新的视角。

当太阳中的光子击中叶子时，它激发了一种特别设计的分子的变化。能量震动了一个电子，使其脱离分子。这个电子，以及曾经存在的"空位"，现在可以在叶子上流动，携带着太阳的能量前往另一个区域，触发化学反应，为植物制造糖分。

当两者结合时，电子和空穴成为所谓的“激子”。当团队俯瞰并模拟多个激子的移动时，他们注意到了一些奇怪的现象。他们观察到激子的路径中存在着一些异常熟悉的模式。

事实上，它看起来非常像一种被称为玻色-爱因斯坦凝聚态的物质中的行为，有时也被称为“第五种物态”。在这种物质中，激子可以组成相同的量子态。这使得能量可以在物质中零摩擦地传播。（这些奇特的行为引起科学家们的兴趣，因为它们可能成为引人注目的技术的基础，例如，一种类似的状态被称为超导性，是MRI机器的基础）。

根据Schouten、Sager-Smith和Mazziotti所建立的模型，叶片中的激子有时候会以类似激子凝聚行为的方式连接起来。

“光合作用的光捕捉发生在室温下的一个系统中，更重要的是，它的结构是无序的——与用于制备激子凝聚体的纯净晶化材料和低温非常不同。

科学家们表示，这种效应并不完全，更类似于气凝胶形成的"岛屿"。但这仍足以提高系统中的能量传递。实际上，他们的模型表明它可以将效率提高到两倍。

这为未来技术生成合成材料打开了一些新的可能性。一个完美的理想激子凝聚态是非常敏感的，需要很多特殊条件，但对于实际应用而言，看到能够提高效率并在环境条件下发生的现象是令人兴奋的。

光合作用等过程中，原子和分子之间的相互作用异常复杂，甚至连超级计算机都很难处理，因此科学家们通常不得不简化模型以便理解。然而，局部电子相关性对于把握自然的工作方式至关重要。