Un nuovo composto chimico creato dai ricercatori della West Virginia University sta aprendo la strada alle energie rinnovabili.

Il composto è un fotosensibilizzante, il che significa che promuove reazioni chimiche in presenza di luce. Ha molte potenziali applicazioni per migliorare l'efficienza delle moderne tecnologie che vanno dai pannelli solari per la produzione di elettricità ai telefoni cellulari.

Lo studio, pubblicato il 16 marzo in Chimica della natura , è stato condotto da ricercatori nel laboratorio del professore assistente di chimica Carsten Milsmann con il supporto del suo premio alla CARRIERA della National Science Foundation.

Queste tecnologie attualmente si basano su metalli preziosi, come iridio e rutenio, funzionare. Però, nel mondo rimangono solo scorte limitate di questi materiali, rendendoli non rinnovabili, di difficile accesso e costoso.

"Abbiamo notato che ci sono stati pochi sforzi nello studio dei metalli più abbondanti titanio e zirconio perché spesso non sono così facili da lavorare. I metalli preziosi sono sempre stati gli elementi di riferimento per le loro proprietà chimiche favorevoli che li rendono più facili da lavorare. usare e studiare, ed è prevalentemente così che è stato fatto sul campo, " ha detto Milsmann. "Speriamo di cambiare la situazione."

Il composto di Milsmann è fatto di zirconio, che è molto più abbondante e di più facile accesso, rendendolo un'opzione più sostenibile ed economicamente vantaggiosa. Il composto è anche stabile in una varietà di condizioni, come l'aria, acqua e sbalzi di temperatura, rendendo facile lavorare in una varietà di ambienti.

Poiché il composto può convertire la luce in energia elettrica, potrebbe essere utilizzato nella creazione di pannelli solari più efficienti.

I pannelli solari sono in genere realizzati utilizzando silicio e richiedono una soglia minima di luce per raccogliere e immagazzinare energia. Invece di usare il silicio, i ricercatori hanno da tempo esplorato l'alternativa dei dispositivi sensibilizzati al colorante, in cui le molecole colorate raccolgono la luce e funzionano in condizioni di scarsa illuminazione. Come ulteriore vantaggio, questo permette anche la produzione di componenti semitrasparenti. Ad oggi, le tinture necessarie fanno molto affidamento sul prezioso materiale rutenio, ma il nuovo composto di Milsmann potrebbe potenzialmente sostituirlo in futuro.

"Il problema con la maggior parte dei pannelli solari è che non funzionano bene nelle giornate nuvolose. Sono piuttosto efficienti, poco costoso e di lunga durata, ma hanno bisogno di condizioni di luce intensa per funzionare in modo efficiente, " Milsmann ha detto. "Un modo per aggirare questo problema è creare versioni sensibilizzate al colorante in cui un composto colorato assorbe la luce per produrre elettricità in qualsiasi condizione atmosferica. Nel futuro, potremmo progettare edifici che producono energia, essenzialmente realizzare la facciata del tuo edificio, comprese tutte le sue finestre, in una centrale elettrica".

Il rovescio della medaglia, il composto potrebbe essere utilizzato anche in diodi organici a emissione di luce, che convertono l'energia elettrica in luce, sostanzialmente invertendo la funzione di un pannello solare. Questa caratteristica rende il composto una potenziale fonte di luce per la produzione di schermi per cellulari più efficienti.

"Molti display dei cellulari contengono iridio, un altro composto di metalli preziosi che fa esattamente quello che fa il nostro composto, " ha detto Milsmann. "Il vantaggio di avere un diodo emettitore di luce è che la maggior parte della sua energia viene trasformata in luce. Nel passato, le sorgenti luminose erano inefficienti perché trasformavano solo una piccola frazione dell'energia che ricevevano in luce."

Il prossimo passo del team di ricerca è rendere il composto solubile in acqua in modo che possa essere potenzialmente utilizzato in applicazioni biomediche, come la terapia fotodinamica per i malati di cancro.

"Il composto può produrre specie reattive dell'ossigeno che inducono la morte cellulare. Sembra davvero pericoloso, ma poiché la reazione si verifica solo durante l'esposizione alle radiazioni con la luce, la sua posizione e durata possono essere strettamente controllate, " disse Milsmann. "Se riesci a focalizzare la tua luce su un punto specifico, puoi generare specie reattive dell'ossigeno per agire solo in risposta alla luce, rendendolo sicuro. Questo ha il potenziale per rimuovere i tumori in modo meno invasivo rispetto a interventi chirurgici e chemioterapia".