(PhysOrg.com) -- I nostri tentativi di utilizzare l'energia solare continuano ad essere molto inefficaci; i veri maestri di questo mestiere sono le piante fotosintetiche, alghe, e batteri. La scienza sta cercando di emulare questi organismi.

Igor Nabiev del Centro di Ricerca NanoGUNE di San Sebastian (Spagna), Alexander O. Govorov dell'Università dell'Ohio (USA), John Donegan di CRANN, Trinity College Dublino (Irlanda), e una squadra di spagnoli, Irlandesi, Francese, e gli scienziati russi hanno ora sviluppato un nuovo approccio per aumentare l'efficienza della luce. Come riportano sul giornale Angewandte Chemie, hanno dotato con successo il centro fotosintetico di un batterio viola di una "antenna per la raccolta della luce" costituita da un punto quantico, un nanocristallo inorganico.

Negli organismi, il primo passo della fotosintesi è l'assorbimento della luce da parte di un'antenna, un complesso di proteine ​​e pigmenti che viene portato in uno stato eccitato elettronicamente dall'energia luminosa. Il pacchetto di energia può quindi essere passato a speciali cofattori della clorofilla nel centro di reazione dell'apparato fotosintetico. Lì l'energia viene infine utilizzata per produrre riserve di energia cellulare come l'ATP. Il trasferimento dei pacchetti di energia avviene attraverso uno speciale processo privo di radiazioni chiamato trasferimento di energia per risonanza di Förster (FRET), in cui gli stati elettronici del mittente e del destinatario dei pacchetti di energia devono essere portati in risonanza.

I sistemi fotosintetici artificiali richiedono anche un'antenna per la raccolta efficiente della luce. L'antenna deve anche essere in grado di far passare i pacchetti di energia attraverso FRET. Le antenne sintetiche precedenti erano molecole di colorante organico, che hanno lo svantaggio di catturare una gamma troppo piccola di lunghezze d'onda dalla luce solare. Per di più, non sono stabili sotto irraggiamento a lungo termine. La nuova idea in questo caso era quella di sostituire le molecole organiche con punti quantici inorganici fluorescenti come antenne. I punti quantici sono cristalli nanoscopici così piccoli che per molti aspetti si comportano come molecole piuttosto che come oggetti solidi macroscopici. Le proprietà elettroniche e ottiche dei punti quantici, comprese le lunghezze d'onda che assorbono, possono essere in gran parte realizzati su ordinazione, perché questi dipendono dalle dimensioni, forma, e composizione del punto.

I ricercatori hanno scelto di utilizzare punti quantici fatti di tellururo di cadmio e seleniuro di cadmio, che emettono fluorescenza sotto irraggiamento pur rimanendo stabili a lungo termine. Le dimensioni e la composizione della superficie sono state scelte in modo da poter assorbire una gamma particolarmente ampia di luce solare.

I ricercatori sono stati in grado di accoppiare l'antenna a punti quantici a un centro di reazione dal sistema fotosintetico di un batterio viola. Sotto irraggiamento, i punti quantici non diventano più fluorescenti; invece passano l'energia assorbita al centro di reazione attraverso FRET. Questo nuovo approccio potrebbe aprire la strada verso nuovi sistemi fotosintetici sintetici.