植物要维持正常的生长状态，必须能够在低光条件下保持高效捕光和传能（捕光态），又要在高光条件下避免强光辐照损伤（光保护态，能量淬灭态或淬灭态）。植物光合系统已经进化出在高、低光条件下的状态切换功能。由于从光保护态切换到捕光态的速率远滞后于光强的动态变化，理论计算表明，该滞后效应可以导致高达20%的光合效率损失。实验上，美国科学家通过基因工程提高状态切换速率实现光合效率大幅度提升。
大量的实验事实表明，高等植物光系统II主体捕光天线（Major Light-Harvesting Complex II, LHCII）是实现这一状态切换功能的色素-蛋白复合体。然而LHCII是如何感知光强发生的动态变化、并实现状态切换的分子机理并不清楚，也成为困扰科学家近半个世纪的科学难题。
1994年德国科学家Kühlbrandt等报道了通过二维晶体电子衍射法解析的豌豆LHCII 3.4 ?分辨率的三维结构。2004年我国科学家柳振峰，常文瑞院士和匡廷云院士等报道了采用X射线晶体学方法解析的菠菜LHCII 2.72 ?分辨率的三维结构，该工作所提供的一套高精度的静态结构数据，为后续LHCII能量传递和光保护分子机理的动态结构研究奠定了基础。
2020年翁羽翔，高加力课题组应用稳态、瞬态可见及红外光谱结合全原子分子动力学模拟和量子化学计算，揭示了光合膜中LHCII通过热和酸诱导的蛋白质构像变化，实现捕光态到淬灭态间的切换。
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心软物质物理实验室翁羽翔课题组与深圳湾实验室量子生物学、美国明尼苏达大学化学系高加力课题组合作，结合单颗粒冷冻电子显微镜技术与多态密度泛函理论计算，实验结果和理论计算共同在原子分子水平上揭示了高等植物LHCII在高效捕光和光保护功能间的切换机理。
该研究解析了不同pH值下装载在纳米膜盘(Nanodisc)中（约束态）和溶液中（松弛态）的LHCII的六种高分辨率冷冻电镜结构。实验结果和理论计算表明，Lut1-Chl612之间存在一个在5.6 ?的临界距离，在该临界值附近很小的变化(0.02 ?)就足以使LHCII从捕光态转变到淬灭态。
计算表明，该临界点对应的是不同的传能机制，即小间距时，能量淬灭通过波函数重叠导致电子交换的Dexter机制实现；而大间距时则遵循偶极-偶极相互作用的F?rster经典传能机制。可见LHCII是通过蛋白质动态结构的变化实现量子传能和经典传能模式间的可逆切换，从这种意义上说，LHCII分子开关是一个不折不扣的量子开关！