Energia più efficiente da alghe e fisica quantistica

Una ricerca su energia, alghe, funzioni biologiche e meccanica quantistica, definita da un gruppo di scienziati dell’università di Padova – Dipartimento di Scienze Chimiche. Lo studio potrebbe offrire la possibilità di sviluppare sistemi energetici e nuovi materiali, maggiormente efficienti. Ovvero in grado di trasportare l’energia in modo più rapido e meno dispersivo di quanto le tecnologie ci consentono di fare ad oggi.

Lo studio è stato pubblicato nel mese di agosto 2018 sulla rivista scientifica Nature Communications. Riportiamo integralmente la nota ufficiale dell’università di Padova.

Dalle alghe il segreto per trasferire l’energia in maniera efficiente e veloce

La pubblicazione dell’articolo Coherence in carotenoid to chlorophyll energy transfer su Nature Communications di Elisabetta Collini del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova dimostra sperimentalmente per la prima volta come le leggi probabilistiche della meccanica quantistica siano quelle che regolano il trasferimento dell’energia e abbiano rilevanza nelle funzioni biologiche

Utilizzando una tecnica spettroscopica avanzata in grado di fornire i primi dati sperimentali diretti sulla presenza di tali effetti quantistici, grazie al photon echo bidimensionale appositamente realizzato nei laboratori del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova, il team di ricerca ha studiato i trasferimenti di energia all’interno del complesso antenna PCP peridin chlorophyll protein noto per il suo alto contenuto di carotenoidi), responsabile dell’assorbimento di luce in alghe microscopiche – dinoflagellati.

Oltre alla comprensione di come avviene il trasferimento di energia nelle antenne biologiche, la ricerca ha enormi implicazioni per lo sfruttamento di queste coerenze quantistiche. Ad esempio si potrebbe controllare la trasmissione di energia da un punto a un altro di un sistema, sintetizzare sistemi in cui il trasferimento avvenga in modo coerente ingegnerizzando distanze, orientazioni e proprietà ottiche del materiale in modo che imitino quelle della PCP. In sostanza si potrebbe creare un sistema dove il trasferimento di energia avvenga in modo più veloce e controllato anche nei materiali artificiali.

Il lavoro pubblicato su Nature Communications ha confermato come la natura sfrutti la coerenza quantistica per aumentare l’efficienza delle sue funzioni biologiche. Ora la sfida, suggerita dalla ricerca, sta nel capire se sia possibile utilizzare tale coerenza come nuovo criterio per il design di materiali innovativi per l’energetica.

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