Nuovi materiali promettono di migliorare la raccolta di energia solare

I ricercatori sono sempre più vicini nella creazione di materiali dal DNA artificiale che può assorbire la luce, il che potrebbe migliorare il nostro utilizzo dell’energia solare attraverso questi nuovi tipi di materiali.

La tecnica è complicata ma affascinante. Ispirata dalle strutture che le piante usano per raccogliere la luce del sole e trasformarla in energia, il materiale simula i circuiti trovati in natura per la raccolta della luce, ha spiegato Mark Bathe, un ingegnere biologico al MIT.

Bath e colleghi hanno creato questo materiale, primo nel suo genere, collocando coloranti su un’elica di DNA sintetico. Questa operazione, effettuata su una scala nanometrica (un nanometro è 10.000 volte più piccolo dello spessore di un capello umano), crea un circuito minuscolo in grado di convertire la luce solare in energia. I ricercatori hanno pubblicato il loro lavoro questa settimana su Nature Materials.

Le piante catturano la luce del sole e usano quell’energia in modo efficiente. Gli scienziati – e il resto di noi – non sanno come spostare, trasportare, immagazzinare o convertire questa forma di energia quanto le piante. Una migliore comprensione dei meccanismi che le piante usano per la fotosintesi potrebbe aiutarci a catturare e immagazzinare la luce solare per l’energia solare in modo più efficiente.

Questo nuovo lavoro è un passo avanti per fare proprio questo, ha detto a Newsweek Gabriela Schlau-Cohen, un’altra autrice e assistente professore di chimica al MIT. Naturalmente, non possiamo comandare direttamente le parti delle piante responsabili della fotosintesi.

“Convertire gli spinaci tritati in un pannello solare è difficile”, ha detto Schlau-Cohen. Piuttosto, la squadra sta cercando di capire meglio come avviene in natura per costruire materiali con abilità simili.

Il team si è concentrato su ciò che è noto come eccitone, una forma di energia utilizzata da batteri e piante. La comprensione degli eccitoni è “l’ultima frontiera della scienza dell’energia”, ha detto Bathe.

La tecnologia dei pannelli solari che trasforma la luce solare in energia è analoga a un tetto che raccoglie l’acqua piovana. Il nuovo materiale colorante basato sul DNA è come le grondaie, che ci permettono di controllare dove scorre l’acqua o, nel caso della luce raccolta, controllare gli eccitoni. Questo è ciò che realizzano i coloranti: spingendo la struttura del DNA per gestire meglio quel flusso di energia.

“Quest’ultimo passaggio, il controllo del flusso delle grondaie, è molto importante se si desidera raccogliere effettivamente tutta l’acqua piovana per farci qualcosa di utile, come conservarla in un contenitore in modo da poterla utilizzare in seguito” dice Bathe.

Le strutture sintetiche per la raccolta della luce potrebbero un giorno essere utilizzate per produrre vetro o tessuti, o altri materiali 2-D e 3-D, in grado di assorbire la luce solare per convertirla in elettricità. Questi materiali futuri potrebbero anche immagazzinare energia, o addirittura servire da base per i computer quantistici.

E questa invenzione potrebbe essere solo l’inizio. Pigmenti più efficienti per i materiali potrebbero nascondersi nella libreria Max Weaver Dye della North Carolina State University, che comprende 98.000 coloranti unici. La massiccia “mappa” di coloranti è stata rilasciata ad aprile e permetterà ai ricercatori di trovare coloranti con determinate proprietà chimiche più rapidamente di prima, secondo l’università.