Migliorare il fotovoltaico organico studiando gli spinaci

Un tema di biofisici ha impiegato brevi impulsi di luce per indagare i meccanismi della fotosintesi e il processo della conversione energetica

(Rinnovabili.it) – Uno dei processi biochimici più importanti che ogni giorno si compie sulla Terra è quello della fotosintesi. Attraverso questo meccanismo infatti le piante e alcuni batteri trasformano luce solare, acqua e anidride carbonica in nutrimento per sé stessi ed ossigeno per gli animali. Nonostante la rilevanza scientifica, la fotosintesi rimane per molti versi ancora un mistero. A mettere insieme nuove informazioni è ora un team di scienziati dell’Università del Michigan che hanno impiegato la pulsazione luminosa per indagare a fondo il ruolo che le singole molecole giocano nel processo di conversione energetica. I ricercatori hanno sono riusciti a identificare le specifiche vibrazioni molecolari che aiutano a consentire la separazione di carica nelle fasi iniziali della fotosintesi. “I sistemi fotosintetici, sia biologici che artificiali, prendono la luce assorbita e la convertono in cariche separate. Nel caso della fotosintesi naturale, che la separazione di carica porta ad energia biochimica. Nei sistemi artificiali” come il fotovoltaico organico, “invece questa reazione viene utilizzata per generare elettricità o qualche altra fonte di energia utilizzabile, come i biocarburanti”, ha spiegato Jennifer Ogilvie, professore associato di fisica e biofisica presso l’Università.

Ogilvie e il suo gruppo di ricerca hanno sviluppato un esperimento a base di impulsi laser ultraveloci capaci di competere con la velocità di queste reazioni, che normalmente avvengono in circa un centesimo di miliardesimo di secondo. I ricercatori hanno lavorato anche per estrarre il centro di reazione del fotosistema II, un gruppo di proteine ​​e pigmenti che fa il lavoro pesante della fotosintesi. Per ottenerne un campione, il team hanno comprato un sacchetto di foglie di spinaci da un negozio di alimentari. “Abbiamo rimosso i gambi e le vene, messo il resto nel frullatore e poi effettuato diversi passaggi di estrazione per rimuovere delicatamente i complessi proteici mantenendo intatta la membrana”. I ricercatori hanno usato il loro approccio spettroscopico per eccitare i complessi del fotosistema II ed esaminare i segnali prodotti. “Siamo in grado di monitorare ciò che sta accadendo con attenzione”, ha detto Ogilvie. “Possiamo guardare dove l’energia si stia trasferendo e quando si verifica la separazione di carica”. Queste informazioni potranno essere impiegate per progettare materiali che abbiano la giusta struttura vibrazionale ed elettronica per imitare il processo di separazione di carica.