Fotosintesi e fotovoltaico? Una questione quantistica

Pubblicato su Nature Communications uno studio dell’Istituto nanoscienze e dell’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Cnr sui fenomeni quantistici nei processi fotosintetici e fotovoltaici

La fotosintesi, il processo di conversione di luce in energia più diffuso sul nostro pianeta, continua a ispirare la ricerca per produrre energia pulita. Uno studio su molecole artificiali del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) rivela, con un dettaglio mai raggiunto prima, i fenomeni quantistici alla base dei processi fotosintetici e fotovoltaici. Il risultato, a firma dell’Istituto nanoscienze (Nano-Cnr) e dell’Istituto di fotonica e nanotecnologie (Ifn-Cnr), in collaborazione con le università di Modena e Reggio Emilia, di Oldenburg e dei Paesi Baschi e il Politecnico di Milano, è pubblicato su Nature Communications.

“Usare la luce solare per produrre energia pulita è una delle sfide scientifiche del prossimo futuro. La natura, con la fotosintesi, ha sviluppato architetture molecolari efficientissime per convertire la luce solare in energia chimica, mentre l’uomo ha scoperto come trarre energia elettrica dalla luce grazie ai sistemi fotovoltaici”, commenta Carlo Andrea Rozzi di Nano-Cnr di Modena. “In entrambi i processi è cruciale la fase iniziale, nota come light-harvesting o raccolta della luce, dove l’energia di eccitazione di una molecola recettore, che assorbe la luce incidente, viene trasferita a molecole più distanti”.

I ricercatori hanno assemblato in laboratorio il più semplice prototipo artificiale di light-harvesting. “Si tratta di una macro-molecola formata da un recettore di luce e da due unità per la raccolta della carica elettrica”, prosegue Rozzi. “Abbiamo verificato che il trasferimento delle cariche elettriche dal recettore verso le altre molecole avviene con un meccanismo di coerenza quantistica, ossia tramite una sorta di oscillazione collettiva e ordinata di elettroni e nuclei atomici. Grazie a un approccio congiunto sperimentale e teorico siamo in grado di costruire, con un dettaglio mai ottenuto prima, una mappa di come in poche decine di femtosecondi (milionesimi di miliardesimo di secondi!) l’eccitazione luminosa si trasformi in differenza di potenziale”.

Lo studio ha evidenti risvolti pratici potenziali. “Comprendere che l’efficienza del processo dipende in modo determinante dalla flessibilità strutturale della molecola che collega recettore e accettore servirà a progettare sistemi molecolari artificiali più efficienti da impiegare in nuovi dispositivi fotovoltaici e nuove celle a combustibile”, conclude il ricercatore.

Nature Communications (filmato):
www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/extref/ncomms2603-s2.avi
Istituto nanoscienze – Nano-Cnr: www.nano.cnr.it
Istituto di fotonica e nanotecnologie Cnr - Ifn-Cnr: www.ifn.cnr.it

 

Contenuti correlati

• 
  Moxa a The smarter E Europe: networking sicuro per infrastrutture energetiche critiche

  Moxa Europe GmbH, azienda punto di riferimento nelle soluzioni di comunicazione e networking industriale, presenterà a EM-Power Europe, nell’ambito di The smarter E Europe (Messe München dal 23 al 25 giugno 2026), presso il Padiglione B.5, Stand...
• 
  Le rinnovabili 24/7 superano la concorrenza con i combustibili fossili

  Secondo un nuovo rapporto dell’Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili (Irena), l’energia solare ed eolica, abbinata all’accumulo in batterie, è affidabile e già oggi fornisce elettricità a costi contenuti 24 ore su 24. Energie rinnovabili 24/7 L’economia...
• 
  Recupero di calore, il potenziale sprecato: perché i territori non investono

  Il tema dell’ approvvigionamento energetico si è imposto in cima alle agende politiche internazionali, in seguito alla recente escalation del conflitto in Medio Oriente e la conseguente chiusura dello stretto di Hormuz, causa di un grave shock...
• 
  Zelestra produce il primo kWh in Italia: al via l’impianto agrivoltaico di Ginosa e la Energy Academy

  A meno di tre settimane dalla presentazione di AccelerateEU, il piano d’azione con cui la Commissione Europea ha invitato gli Stati membri ad accelerare la transizione verso le energie rinnovabili, Zelestra realizza a Ginosa un segnale concreto...
• 
  ABB investe 100 milioni di dollari in Italia per accelerare la trasformazione della rete elettrica

  ABB ha annunciato un investimento di 100 milioni di dollari nei prossimi 3 anni per la realizzazione di un nuovo stabilimento a Dalmine (Bergamo), con l’obiettivo di potenziare le capacità produttive nelle tecnologie di media tensione, quadri...
• 
  A SPS Italia 2026, SMC Italia presenta la ‘Fabbrica sostenibile’

  In occasione della fiera SPS Italia 2026, SMC Italia (Pad 6 Stand G016) presenta una visione evoluta della fabbrica digitale, ponendo al centro un concetto chiave: la sostenibilità come leva strategica per l’industria. Non solo fornitore di...
• 
  Sostenibilità digitale: guida pratica per aziende tra impatti nascosti, dati e infrastrutture IT

  Email, cloud, software e streaming vengono spesso considerati “invisibili”. Ma dietro ogni attività digitale si nasconde un’infrastruttura fisica che consuma energia, utilizza risorse e genera emissioni. Un impatto ancora poco percepito, ma destinato a diventare sempre più...
• 
  L’energia cambia volto: “Il nuovo volto dell’energia 2026” lo Speciale di RS Italia

  Secondo stime della CGIA, nel 2025 le imprese italiane hanno speso 13,7 miliardi di euro in più in energia rispetto all’anno precedente, per un incremento del 19,2%. A questa pressione economica si aggiunge la Direttiva UE 2023/1791,...
• 
  Simplifhy consegna un elettrolizzatore da 250 kW in 4 mesi

  Simplifhy annuncia il completamento, con successo, del primo progetto realizzato nell’ambito della core-partnership con Enapter, noto a livello mondiale nella produzione di elettrolizzatori AEM (Anion Exchange Membrane). In particolare, Simplifhy ha progettato, integrato e consegnato un elettrolizzatore da...
• 
  Energia senza interruzioni: il modello Power Train di Vertiv per i data center del futuro

  L’intelligenza artificiale sta ridefinendo in profondità il settore dei data center, influenzandone sia l’architettura sia i consumi energetici. L’evoluzione dei workload legati all’AI, dal training dei modelli all’inferenza, introduce dinamiche completamente nuove rispetto al passato. Non si...