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
-
Novation Tech verso il Net Zero con il fotovoltaico installato da Centrica Business Solutions
Novation Tech, azienda che opera nella lavorazione e produzione di componenti in fibra di carbonio e materiali compositi di altissima qualità, consolida l’obiettivo di neutralità carbonica al 2030 grazie a due nuovi impianti fotovoltaici con potenza elettrica...
-
Osservatorio Sistemi di Accumulo, un 2023 da record col traino del fotovoltaico
L’aggiornamento del report Osservatorio sistemi di accumulo di ANIE Federazione aderente a Confindustria presenta il trend delle installazioni di energy storage in Italia registrati dal sistema Gaudì di Terna. Al 31 dicembre 2023 risultano installati 518.950 sistemi...
-
Sistema di accumulo di energia trasportabile e pronto all’uso da Socomec
Socomec presenta il nuovo Sunsys HES L Skid, un sistema modulare compatto che si integra perfettamente con l’esistente sistema di accumulo di energia Sunsys HES L. Il nuovo design è in grado di migliorare il rendimento complessivo,...
-
Nasce il progetto RES: Energia In Comune
Recupero Etico Sostenibile SpA (RES), società che opera da oltre 30 anni nel settore della circular economy e della sostenibilità ambientale, quotata sul mercato EGM, annuncia la nascita del progetto RES, Energia In Comune, la comunità energetica che...
-
La mappa dell’energia solare in Italia: impianti quasi raddoppiati in due anni
Siamo a 1.603.298 impianti fotovoltaici operativi in Italia, contro i 986.313 del 2021. “Numeri che lasciano ben sperare in merito al raggiungimento degli obiettivi al 2030” sottolinea Edi Lala, fondatore della Multicompel Technology, società con sede in...
-
Energie Rinnovabili: più impegno per dare impulso agli investimenti nazionali ed esteri
Idrogeno, fotovoltaico, eolico, idroelettrico e altre tecnologie green: la corsa verso la transizione energetica sta trasformando le priorità industriali e politiche in Italia e in Europa, mettendo al centro gli investimenti nelle fonti rinnovabili, che hanno raggiunto...
-
Accumuli e Reti, abilitatori strategici della transizione energetica in Italia
Occorre un’importante spinta propulsiva in ambito Accumuli e Reti, entrambi abilitatori strategici della transizione energetica. Il piano elettrico 2030 prevede di arrivare all’84% di rinnovabili nel mix elettrico italiano raddoppiando il valore attuale, ma la sfida sembra...
-
Elettrificazione e automazione per reti elettriche efficienti e sostenibili
La sostituzione delle fonti energetiche tradizionali per la rete elettrica con fonti ecologiche sostenibili si chiama elettrificazione. Le certificazioni LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) e ZEB (Zero Energy Building) sono un impegno significativo a sostegno...
-
Gestione dei parchi fotovoltaici: una demo a Key 2024 allo stand di Phoenix Contact
Un impianto fotovoltaico nell’ordine di 10 MW è composto da circa 2.500 stringhe in rispettivamente 20 moduli fotovoltaici. Questo tipo di impianto fotovoltaico comprende un alto numero di box di collegamento del generatore, inverter e altri componenti...
-
Fotovoltaico, gli impianti aziendali trainano la tendenza in crescita in Italia
Ancora corsa al fotovoltaico nel 2024. La E.S.Co. EnergRed, impegnata nel sostenere la transizione energetica delle pmi italiane, ha calcolato la tendenza in crescita che già nel 2023 ha portato a sfiorare i 30 GW di potenza...