Lo sviluppo di una molecola capace di assorbire l’energia della luce e immagazzinarla in legami chimici promette una possibilità di catturare energia solare in maniera efficiente.
di Lisa Ovi
La Terra riceve molta più energia dal sole di quanta noi umani siamo in grado di utilizzare. Gli impianti di energia solare sfruttano quest’energia per la produzione di elettricità, ma immagazzinarla in maniera efficiente per contrastare la natura altalenante della produzione legata ai ritmi del giorno e della notte è una delle maggiori sfide dell’industria.
Sotto la direzione di Bo Durbeej, professore di Computational Physics della Linköping University, in Svezia, un gruppo di ricercatori ha studiato la possibilità di catturare e immagazzinare l’energia solare nei legami chimici di una nuova molecola. I risultati della ricerca sono stati pubblicati nel Journal of the American Chemical Society, JACS.
La molecola appartiene a un gruppo noto come “fotoswitch molecolari”. Si tratta di molecole dotate di due diverse forme, o isomeri, che differiscono per struttura chimica e proprietà. Nel caso della molecola sviluppata dai ricercatori della LiU, una forma è in grado di assorbire energia dalla luce solare, mentre la forma alternativa ne conserva una grande quantità pur rimanendo stabile. La struttura chimica di ogni molecola fotoswitch è modificabile con l’esposizione alla luce.
Le molecole fotoswitch potrebbero rivelarsi utili nel campo dell’elettronica molecolare, grazie alla diversa conduttività che caratterizza le loro due forme. Nel campo della fotofarmacologia si potrebbe rendere una delle due forme della molecola farmacologicamente attiva e capace di legare con una specifica proteina nel corpo, mentre l’altra forma rimarrebbe inattiva.
In qualità di chimici teorici, Bo Durbeej hanno fatto uso di calcoli e simulazioni di reazioni chimiche condotte sul supercomputer del National Supercomputer Center, NSC, di Linköping. Secondo i loro calcoli, la nuova molecola sarebbe capace di subire la reazione chimica richiesta anche molto rapidamente, in circa 200 femtosecondi. La molecola è stata realizzata e testata da ricercatori del Research Centre for Natural Sciences in Hungary.
Per immagazzinare quanta più energia solare possibile nella molecola, i ricercatori hanno mirato a rendere il divario energetico tra i due isomeri il più ampio possibile. La forma originale della molecola è estremamente stabile, una proprietà che viene descritta con il termine “aromatica”. Composta di tre anelli aromatici, la molecola perde questa caratteristica quando assorbe la luce, tuttavia, caricandosi di molta energia. I ricercatori della LiU hanno dimostrato con questo studio il grande potenziale del concetto di commutazione tra stati aromatici e non aromatici nel campo dei fotoswitch molecolari.
I ricercatori proseguiranno gli studi per scoprire in che modo si può liberare ed usufruire dell’energia immagazzinata nella forma carica della molecola.
(lo)
