近日，我院辛洪宝教授等与美国加州大学伯克利分校等学者在纳米生物光子学研究中取得重要进展，首次实现了活细胞内部电子隧穿的光学成像，相关成果发表在 Nature Communications（文章链接）。
电子转移存在于生命的每一个过程中，特别在光合作用、呼吸作用、DNA修复、细胞死亡等新陈代谢过程中扮演着重要角色。长期以来，出现了诸如Marcus弱耦合长距离隧穿、Hopfield电子振荡耦合热激发隧穿、Beratan/Onuchic路径隧穿等多种关于生物体系中电子转移的量子机制的理论解释，但至今并没有从实验上直接观察到活细胞内部电子的量子隧穿与转移过程。针对这一长期存在的问题，我院辛洪宝教授等利用等离激元纳米天线和线粒体释放的细胞色素c分子、构建出生物量子隧穿结，首次从实验上观察到了细胞存活与死亡过程中的电子隧穿与转移的光学成像，从分子层面揭示了活细胞凋亡、坏死等不同过程的机制。这一研究成果为活细胞中电子隧穿与转移的直接观测提供了开创性方法，为深入研究细胞存活与新陈代谢的生物量子机制奠定了新的基础。在论文评审过程中，审稿人评价指出：是一项“真正不同凡响的实验，在生物环境、特别是活细胞中是空前的/a truly remarkable set of experiments, an elegant solution to current approaches, and the technique is unprecedented in biological environments, especially live cells”，“将会开创一系列新的成像形式 / could open up a new set of imaging modalities”。
