Molecola per immagazzinare energia solare

I ricercatori dell’Università di Linköping in Svezia, hanno scoperto come immagazzinare l’energia solare in una molecola.

I risultati sono stati pubblicati su Journal of the American Chemical Society.

La molecola assorbe l’energia dalla luce solare e la conserva sotto forma di legami chimici, così da poterla utilizzare successivamente.

Com’è fatta la molecola che immagazzina la luce?

La molecola appartiene ad un gruppo noto come “fotoswitch molecolari”, i quali sono sempre disponibili in due diverse forme (isomeri). I due isomeri si differenziano per la loro struttura chimica ed hanno proprietà diverse; la molecola sviluppata dai ricercatori si caratterizza per il suo contenuto energetico. 

Le strutture chimiche e le proprietà dei fotoswitch si modificano con la luce e quindi con l’energia solare; essi possono trovare un impiego nell’elettronica molecolare o nella fotofarmacologia.

Dai calcoli in fase teorica, è risultato che la molecola creata dagli scienziati avrebbe avuto la reazione chimica necessaria per il suo rendimento e in un tempo molto rapido (entro 200 femtosecondi). A seguito dei calcoli, i colleghi del Centro di Ricerca per le Scienze Naturali in Ungheria, hanno costruito la molecola ed eseguito gli esperimenti che hanno confermato la previsione teorica.

Come è stata sviluppata la molecola?

L’autore principale della ricerca Bo Durbeej, professore di fisica computazionale del Dipartimento di Fisica, Chimica e Biologia a Linköping descrive di cosa si tratta: “La nostra molecola può assumere due diverse forme: una forma madre in grado di assorbire energia dalla luce solare e una forma alternativa in cui la struttura della forma madre è stata modificata ed è diventata molto più ricca di energia, pur rimanendo stabile. Ciò consente di immagazzinare in modo efficiente l’energia della luce solare nella molecola.”

Per poter immagazzinare grandi quantità di energia solare nella molecola, i ricercatori hanno cercato di rendere la differenza di energia tra i due isomeri più grande possibile. La forma madre della loro molecola è estremamente stabile, ovvero come si definisce in chimica organica, è una molecola “aromatica”.

La molecola di base è composta da tre anelli, ciascuno dei quali è aromatico. Quando assorbe la luce, tuttavia, si perde l’aromaticità, tanto che la molecola diventa molto più ricca di energia. I ricercatori hanno mostrato nel loro studio, che il concetto di commutazione tra stati aromatici e non aromatici di una molecola ha un grande potenziale nel campo dei fotoswitch molecolari.

Come spiega Bo Durbeej: “La maggior parte delle reazioni chimiche inizia in una condizione in cui una molecola ha un’energia elevata e successivamente passa a una con un’energia bassa. Qui, facciamo l’opposto: una molecola che ha bassa energia diventa una molecola ad alta energia. Ci aspetteremmo che ciò sia difficile, ma abbiamo dimostrato che è possibile che una tale reazione avvenga in modo rapido ed efficiente.”

In questi decenni è diventato impellente riuscire a trovare dei sistemi per raccogliere in modo efficiente l’energia del sole che la Terra riceve in abbondanza. Lo scopo di questa e di altre simili ricerche, è ottenere dei risultati ottimali per rendere disponibile l’energia solare anche quando il sole non splende.

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