La fotosintesi è il processo mediante il quale le piante e altri organismi convertono l'energia luminosa in energia chimica. Questo processo inizia con l'assorbimento della luce da parte di una molecola di clorofilla, un pigmento verde presente nelle cellule vegetali. L'energia della luce viene quindi utilizzata per eccitare un elettrone nella molecola di clorofilla, che fa sì che l'elettrone si sposti a un livello energetico più elevato.
L’elettrone eccitato viene quindi trasferito ad altre molecole nella cellula, dove viene utilizzato per guidare reazioni chimiche che producono molecole ricche di energia come il glucosio.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato una tecnica chiamata spettroscopia fotoelettronica risolta nel tempo per tracciare il movimento degli elettroni durante una reazione chimica. Questa tecnica ha permesso loro di misurare l’energia e la quantità di moto degli elettroni mentre venivano eccitati dalla luce e trasferiti tra le molecole.
I risultati dello studio hanno mostrato che l’elettrone eccitato si è spostato dalla molecola di clorofilla a una molecola vicina in meno di 100 femtosecondi (100 quadrilionesimi di secondo). Questo trasferimento di energia incredibilmente veloce è essenziale per la fotosintesi e altri processi guidati dalla luce.
Lo studio ha inoltre rivelato che il movimento dell'elettrone era fortemente influenzato dalla struttura delle molecole coinvolte nella reazione. Questa scoperta suggerisce che l’efficienza della fotosintesi e di altri processi guidati dalla luce può essere migliorata progettando molecole con strutture specifiche.
Le nuove conoscenze acquisite da questo studio potrebbero portare allo sviluppo di celle solari più efficienti e di altri dispositivi in grado di convertire l’energia luminosa in energia chimica.
Il gruppo di ricerca è stato guidato da scienziati dell’Università della California, Berkeley, e del Lawrence Berkeley National Laboratory. Lo studio è stato finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e dalla National Science Foundation.
