Nuovi passi avanti per immagazzinare l’energia solare nei legami chimici dei foto-interruttori
(Rinnovabili.it) – Quando si parla di immagazzinare l’energia solare, il primo pensiero va all’uso delle batterie in accoppiata con gli impianti fotovoltaici. Questi sistemi permettono di conservare l’elettricità prodotta dai pannelli e utilizzarla nel breve termine in risposta alle necessità più immediate. Tuttavia il settore è interessato anche a trovare un modo per catturare e accumulare l’energia del sole anche sul lungo termine, attraverso soluzioni economiche, efficienti e immediate.
In questo contesto, gli interruttori molecolari stanno emergendo come una delle opzioni più interessanti. Di cosa si tratta? Di molecole in grado di assumere strutture diverse (isomeria) e con esse diverse differenti proprietà fisiche e chimiche, pur mantenendo la stessa formula bruta. E in questo specifico caso, anche di passare da una forma “più energetica” ad una “meno energetica”.
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L’ultimo progresso in tal senso è stato compiuto da un gruppo di ricercatori dell’Università di Linköping, in Svezia. Il team, guidato dal professore di fisica computazionale Bo Durbeej, ha sintetizzato un nuovo foto-interruttore per immagazzinare l’energia solare. “La nostra molecola può assumere due diverse forme: una forma principale in grado di assorbire energia dalla luce e una forma alternativa in cui la struttura è modificata divenendo energicamente più ricca, pur rimanendo stabile. Questo lo rende possibile immagazzinare l’energia solare nella molecola in modo efficiente”, afferma Durbeej.
Le strutture chimiche di tutti i foto-interruttori molecolari (o fotoswitch) sono influenzate dalla presenza della luce. Ciò significa che la struttura, e quindi le proprietà, di questi composti possono essere modificate semplicemente illuminandoli. Durbeej e il suo gruppo lavorano in chimica teorica e conducono calcoli e simulazioni di reazioni chimiche. Ciò comporta complesse elaborazioni digitali, che vengono eseguite su supercomputer presso il National Supercomputer Center a Linköping. I calcoli hanno mostrato che la molecola progettata dal team avrebbe subito la reazione chimica richiesta e che sarebbe avvenuta in modo estremamente rapido, entro 200 femtosecondi. I colleghi del Centro di ricerca per le scienze naturali in Ungheria hanno quindi costruito questo speciale foto-interruttore mettendolo alla prova nel mondo reale.
Al fine di immagazzinare grandi quantità di energia solare, gli scienziati hanno tentato di rendere la differenza energetica tra i due isomeri il più grande possibile. La forma madre della loro molecola è estremamente stabile, grazie alla presenza di tre anelli aromatici. Quando assorbe la luce, tuttavia, perde l’aromaticità, diventando molto più ricca di energia. Lo studio, pubblicato sul Journal of the American Chemical Society, mostra che questo cambiamento possiede un grande potenziale nel campo dei fotoswitch molecolari.
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“La maggior parte delle reazioni chimiche inizia in una condizione in cui una molecola ha un’energia elevata e successivamente passa a una con un’energia più bassa. Qui, facciamo il contrario: una molecola che ha energia bassa diventa una molecola con energia alta. Credevamo fosse difficile, ma abbiamo dimostrato che è possibile che una tale reazione avvenga in modo rapido ed efficiente”, ha aggiunto Durbeej.
I ricercatori studieranno ora come l’energia solare immagazzinata possa essere rilasciata nel modo migliore.