Per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a creare una molecola di ferro che può funzionare sia come fotocatalizzatore per produrre carburante sia come celle solari per produrre elettricità. I risultati indicano che la molecola di ferro potrebbe sostituire i metalli più costosi e rari utilizzati oggi.

Alcuni fotocatalizzatori e celle solari si basano su una tecnologia che coinvolge molecole contenenti metalli, noti come complessi metallici. Il compito dei complessi metallici in questo contesto è quello di assorbire i raggi solari e utilizzare la loro energia. I metalli in queste molecole pongono un grosso problema, però, in quanto metalli rari e costosi, come i metalli nobili rutenio, osmio e iridio.

"I nostri risultati ora mostrano che utilizzando un design avanzato delle molecole, è possibile sostituire i metalli rari con il ferro, che è comune nella crosta terrestre e quindi a buon mercato, " afferma il professore di chimica Kenneth Wärnmark dell'Università di Lund in Svezia.

Insieme ai colleghi, Kenneth Wärnmark ha lavorato a lungo per trovare alternative ai metalli costosi. I ricercatori si sono concentrati sul ferro che, con la sua prevalenza del 6% nella crosta terrestre, è significativamente più facile da reperire. I ricercatori hanno prodotto le proprie molecole a base di ferro il cui potenziale di utilizzo nelle applicazioni dell'energia solare è stato dimostrato in studi precedenti.

In questo nuovo studio, i ricercatori hanno fatto un ulteriore passo avanti e hanno sviluppato una nuova molecola a base di ferro con la capacità di catturare e utilizzare l'energia della luce solare per un tempo sufficientemente lungo da farla reagire con un'altra molecola. La nuova molecola di ferro ha anche la capacità di brillare abbastanza a lungo da consentire ai ricercatori di vedere la luce a base di ferro ad occhio nudo a temperatura ambiente per la prima volta.

"Il buon risultato dipende dal fatto che abbiamo ottimizzato la struttura molecolare attorno all'atomo di ferro, " spiega il collega Petter Persson della Lund University.

Lo studio è ora pubblicato sulla rivista Scienza . Secondo i ricercatori, la molecola di ferro in questione potrebbe essere utilizzata in nuovi tipi di fotocatalizzatori per la produzione di combustibile solare, o come idrogeno attraverso la scissione dell'acqua o come metanolo dall'anidride carbonica. Per di più, le nuove scoperte aprono altre potenziali aree di applicazione per le molecole di ferro, per esempio. come materiali nei diodi luminosi (LED).

Ciò che ha sorpreso i ricercatori di Lund è che sono arrivati ​​a buoni risultati così rapidamente. In poco più di cinque anni, sono riusciti a rendere il ferro interessante per applicazioni fotochimiche, con proprietà largamente pari a quelle dei migliori metalli nobili.

"Pensavamo che ci sarebbero voluti almeno dieci anni, " dice Kenneth Wärnmark.