Cnr: da un nuovo sistema ibrido la fotosintesi 'potenziata'

Un gruppo di ricerca dell'Ipcf-Cnr ha realizzato un più efficiente
apparato fotosintetico, frutto della combinazione di elementi naturali e
molecole di sintesi, che può facilitare lo sfruttamento dell'energia
solare. La ricerca è pubblicata su Angewandte Chemie.

Alcuni ricercatori dell'Istituto per i processi chimico-fisici del
Consiglio nazionale delle ricerche (Ipcf-Cnr) di Bari hanno introdotto
un nuovo approccio nel campo della conversione della luce solare in
energia e sintetizzato un sistema ibrido, costituito da componenti
naturali e strutture molecolari sintetiche, che potrebbe aprire nuove
vie per la raccolta e lo sfruttamento dell'energia solare. Lo studio è
stato pubblicato su Angewandte Chemie.

"Abbiamo combinato il 'cuore' dell'apparato fotosintetico di un batterio
con una molecola sintetica capace di assorbire luce efficacemente,
potenziando in tal modo la capacità del sistema naturale", spiega
Massimo Trotta dell'Ipcf-Cnr. "In tutti gli organismi naturali
alimentati dalla fotosintesi, l'organizzazione funzionale dell'apparato
è la stessa: complessi di proteine e pigmenti catturano la luce come
un'antenna e la guidano a un centro di reazione, dove l'energia è
convertita in coppie di cariche opposte: un elettrone carico
negativamente viene separato dalla molecola di provenienza, lasciandovi
una 'buca' carica positivamente".

Questo stato, per poter essere utilizzato, deve essere però mantenuto
abbastanza a lungo: "Di recente sono stati sviluppati dei sistemi
totalmente sintetici che catturano efficacemente la luce, ma il tempo di
vita degli stati a cariche separate generati è dell'ordine dei
millisecondi. Per superare questa limitazione, nei sistemi ibridi, si
combinano un 'fotoconvertitore' naturale e un assorbitore artificiale di
luce: finora sono stati utilizzati i 'quantum dots', ossia nanostrutture
realizzate con materiali semiconduttori", prosegue Francesco Milano, un
altro autore della ricerca.

Il gruppo di ricercatori baresi ha invece impiegato come antenna
artificiale un assorbitore molecolare progettato ad hoc, che possiede
numerosi vantaggi rispetto ai 'quantum dots'. "La varietà strutturale
sta nell'utilizzo di composti organici che permettono una modulazione
molto precisa delle proprietà fotofisiche ed elettroniche
dell'assorbitore", spiegano Angela Agostiano e Gianluca M. Farinola
dell'Università di Bari che hanno collaborato al progetto. "La forma e
la flessibilità molecolare possono così essere controllate in modo tale
che l'antenna artificiale non alteri la reazione naturale e che sia
inserita sul centro di reazione nei siti desiderati, in modo da
massimizzarne l'efficacia".

I ricercatori Ipcf-Cnr sono riusciti a combinare l'antenna molecolare da
loro ideata con il centro di reazione del batterio rosso//'Rhodobacter
sphaeroides//R26'. "Questo consente di potenziare l'attività del
microrganismo, estendendola a una regione dello spettro della luce
solare che non viene assorbita dal sistema biologico originario,
dimostrando che è possibile disegnare ibridi organico-biologici che, in
opportune condizioni, risultino più performanti del sistema naturale",
conclude Trotta.