图片说明：铁硫簇（a [2Fe-2S] cluster）。图片来源：C. Todd Reichart
在金属原子簇这一活性位点的帮助下，酶支配着很多基本的生物过程，比如光合作用、固氮作用和呼吸作用。但是科学家们还不了解酶这一功能的基本信息，因为这些对研究其化学性质至关重要的状态无法借由实验进行观测。现在，美国普林斯顿大学（Princeton University）的研究人员首次直接观测了铁硫簇的电子状态（铁硫簇是很多酶的活性位点）。该研究成果发表于2014年8月31日的Nature Chemistry杂志，研究通过计算铁硫簇中电子复杂的量子力学行为来揭示此状态。
论文的通讯作者、化学系教授Garnet Chan说道：“鉴于量子力学的复杂度，这些问题一度被认为不可能建模。”
在这些系统中，电子之间有着较强的相互作用，它们的运行就像一曲复杂的舞蹈。为了降低计算复杂度，研究人员从量子信息理论的基本原理中推导得出，电子运动有着特殊的形态。
“乍看上去，电子以复杂的方式运动，但最终你会发现只有周围最邻近的电子对其运动有影响，这就类似于拥挤在一个房间里的人。发现电子的这一行为限制后大大简化了计算过程——虽然很难，但建模是有可能的。这只是我们工作的一小部分。”
使用这些新方法，Chan和他的团队人员发现铁硫簇的电子状态比之前研究所报道的都多。于是，他们认为这一丰富的电子状态可以用来解释普遍存在的生物过程。
他们发现电子状态实际上要比之前想象的多很多，这一发现表明存在许多不同的化学状态。假设这些铁硫簇使用的是一种联合机理，而不像之前大家所认为的那样只有一条明显的电子通道，结果会怎样？Chan一直在思考这个问题。为了验证这一问题并进一步了解铁硫簇的行为，研究人员试图加大计算量，来观测正在进行的化学变化。
“如果你想知道为什么铁硫簇是一个独特的生化主体，我们如何能得到更好的合成物，我们就必须知道电子的运动过程。”Chan说道，“现在我们已初步观测它们的运动过程。”
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