Sviluppata una molecola per immagazzinare l'energia solare.

 

In questi giorni alcuni ricercatori dell'Università di Linköping, della Linnaeus University, dell'Institute of Organic Chemistry, Research Centre for Natural Sciences e del GITAM Institute of Science, attraverso uno studio pubblicato sul Journal of the American Chemical Society, hanno annunciato di aver sviluppato una molecola capace di assorbire l'energia dalla luce solare ed immagazzinarla in legami chimici per un eventuale consumo futuro. In pratica, come già noto, molto spesso la Terra riceve dal Sole più energia di quella che può essere utilizzata con le attuali tecnologie: tale energia viene, infatti, assorbita dagli impianti di energia solare, ma una delle sfide di questa tecnica è l'immagazzinamento in modo efficiente, cosicché l'energia sia disponibile anche quando il Sole non splende. Ed è stato proprio questo il motivo che ha spinto gli scienziati a studiare la possibilità di catturare ed immagazzinare l'energia solare in una nuova molecola. Al riguardo Bo Durbeej, uno dei principali autori della suddetta ricerca, ha affermato: "La nostra molecola può assumere due diverse forme: una forma genitore in grado di assorbire energia dalla luce solare ed una forma alternativa in cui la struttura della forma genitore viene modificata e diventa molto più ricca di energia, pur rimanendo stabile. Questo rende possibile immagazzinare l'energia della luce solare nella molecola in modo efficiente". In sostanza entrando un po' più nei dettagli la molecola in questione appartiene ad un gruppo noto come "fotoswitch molecolari", i quali sono sempre disponibili in due diverse forme, (dette isomeri), che a loro volta differiscono per la loro struttura chimica e le loro proprietà: nel caso della molecola sviluppata dagli studiosi la differenza sta nel contenuto energetico. Tra l'altro le strutture chimiche di tutti i fotoswitch sono influenzate dall'energia della luce, il che significa che la struttura, e quindi le proprietà, di tali molecole possono essere modificate illuminandole. Ad ogni modo, secondo gli esperti, una possibile area di applicazione dei fotoswitch potrebbe essere l'elettronica molecolare, in cui le due forme della molecola avranno conduttività elettriche diverse; invece un'altro settore potrebbe essere la fotofarmacologia, dove una forma della molecola sarà farmacologicamente attiva e può legarsi ad una specifica proteina bersaglio nel corpo, mentre l'altra forma sarà inattiva. In ogni caso, nonostante negli studi di questo tipo è comune che gli esperimenti vengano fatti prima ed il lavoro teorico successivamente confermi i risultati sperimentali, nel caso della sopracitata nuova indagine la procedura è stata invertita: i ricercatori dell'ateneo svedese lavorano nel campo della chimica teorica e conducono calcoli e simulazioni avanzate al computer di reazioni chimiche, che vengono eseguiti dai supercomputer presso il National Supercomputer Center. Insomma, si tratta di calcoli che hanno mostrato che la molecola in questione avrebbe subito la reazione chimica richiesta e che questa sarebbe avvenuta in modo estremamente rapido entro i 200 femtosecondi. Quindi basandosi su questi risultati i colleghi ungheresi sono stati in grado di costruire in un secondo momento la molecola ed eseguire esperimenti che hanno confermato la previsione teorica. Inoltre al fine di immagazzinare grandi quantità di energia solare gli scienziati hanno tentato di rendere la differenza di energia tra i 2 isomeri il più grande possibile: la forma genitore della suddetta molecola è estremamente stabile, (una proprietà che all'interno della chimica organica è denotata dicendo che la molecola è "aromatica"), e la molecola di base è composta da tre anelli, ciascuno dei quali è, appunto, "aromatico"; tuttavia durante l'assorbimento della luce questa "aromaticità" viene persa, tanto che la molecola diventa molto più ricca di energia. Dunque in questo modo gli studiosi hanno dimostrato che il concetto di commutazione tra stati "aromatici" e "non aromatici" di una molecola ha un grande potenziale proprio nel campo dei "fotoswitch molecolari". A tal proposito lo stesso Bo Durbeej ha concluso spiegando: "La maggior parte delle reazioni chimiche inizia in una condizione in cui una molecola ha un'energia elevata e successivamente passa ad una con un'energia bassa. Qui facciamo il contrario: una molecola che ha energia bassa diventa una molecola con energia alta. Ci aspetteremmo che fosse difficile, ma abbiamo dimostrato che è possibile che una tale reazione avvenga in modo rapido ed efficiente". Comunque sia adesso i ricercatori si sono messi al lavoro per esaminare come l'energia immagazzinata possa essere, infine, rilasciata dalla forma ricca di energia della molecola nel migliore dei modi.