Accumulo di energia solare: ecco quello molecolare

Parlando di accumulo di energia solare la nostra mente lo associa subito alle batterie ed alla evoluzione in questo ambito dell'accumulo che permette la conservazione dell'energia elettrica prodotta dai pannelli fotovoltaici, per rendercela disponibile nel breve termine a fronte di necessità nell'arco della giornata. La ricerca è però orientata anche ad individuare soluzioni capaci di catturare e accumulare l’energia solare anche sul lungo termine ed è su questo ambito che si è orientata l'azione di un team di ricercatori dell'’Università di Linköping, in Svezia, i quali hanno progettato una nuova molecola capace di assorbire energia dalla luce, immagazzinandola  all'interno dei propri legami chimici. (foto di copertina: di DarkWorkX da Pixabay) 

 

Si tratta della ricerca nell'ambito degli interruttori molecolari, i quali si vanno proponendo come una delle nuove opzioni più interessanti. In particolare si tratta di molecole capaci di assumere strutture diverse (isomeria) e quindi anche proprietà fisiche e chimiche diverse, pur mantenendo la stessa formula bruta, potendo passare nello specifico da una forma “più energetica” ad una “meno energetica”.

Nello specifico il tema di ricercatori dell’Università svedese di Linköping guidato dal professore di fisica computazionale Bo Durbeej, ha sintetizzato un nuovo foto-interruttore per l'immagazzinamento di energia solare. Come specifica lo stesso Professor Durbeej, La nostra molecola può assumere due diverse forme: una forma principale in grado di assorbire energia dalla luce e una forma alternativa in cui la struttura è modificata divenendo energicamente più ricca, pur rimanendo stabile. Questo lo rende possibile immagazzinare l’energia solare nella molecola in modo efficiente.

Fonte: Articolo Journal of the American Chemical Society

In sostanza, le strutture chimiche di tutti i foto-interruttori molecolari (o fotoswitch) sono influenzate dalla presenza della luce, determinando che la struttura, e quindi le proprietà, di questi composti possono essere modificate semplicemente illuminandoli. Il team svedese ha condotto calcoli e simulazioni di reazioni chimiche portate avanti attraverso complesse elaborazioni digitali, eseguite sui supercomputer del National Supercomputer Center a Linköping. I calcoli effettuati hanno evidenziato che la molecola progettata dal team avrebbe subito la reazione chimica richiesta in maniera estremamente rapida, entro 200 femtosecondi. Sono stati poi i colleghi del Centro di ricerca per le scienze naturali in Ungheria a costruire questo speciale foto-interruttore testandolo in applicazioni reali.

Con l'obiettivo di immagazzinare la più grande quantità possibile di energia solare, gli scienziati hanno tentato di rendere la differenza energetica tra i due isomeri il più grande possibile. La forma madre della loro molecola è estremamente stabile, grazie alla presenza di tre anelli aromatici e questa, quando assorbe la luce, tuttavia, perde l’aromaticità, diventando molto più ricca di energia. 

Lo studio, è stato pubblicato sul Journal of the American Chemical Society, (link in calce all'articolo) evidenzia come questo cambiamento possiede un grande potenziale nel campo dei fotoswitch molecolari.

Lo stesso Professor Durbeej precisa anche che "La maggior parte delle reazioni chimiche inizia in una condizione in cui una molecola ha un’energia elevata e successivamente passa a una con un’energia più bassa. Qui, facciamo il contrario: una molecola che ha energia bassa diventa una molecola con energia alta. Credevamo fosse difficile, ma abbiamo dimostrato che è possibile che una tale reazione avvenga in modo rapido ed efficiente.

Adesso il lavoro dei ricercatori svedesi si sposta sulle modalità migliori di rilascio dell’energia solare immagazzinata.

Link articolo Journal of the American Chemical Society

Sauro Secci

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