Trasporto di energia su nanofili molecolari, scienziati si avvicinano sempre più a sistemi efficienti

Abstract grafico dello studio (credito: DOI: 10.1021 / jacs.0c01392, Journal of American Chemical Society)

Il trasporto di energia su sistemi artificiali a base di nanofibre, sostanzialmente su singoli nanofili molecolari, è possibile nel contesto della cosiddetta elettronica molecolare ma un utilizzo di trasporto di energia elettrica a queste grandezze davvero efficiente è ancora lontano.
Ora un team di ricercatori sta cercando di sfruttare il processo della fotosintesi che le piante attuano in natura per rendere questo sistema ancora più efficiente. Ad eseguire lo studio, i cui risultati sono stati resi pubblici sul Journal of American Chemical Society è Richard Hildner, un fisico dell’Università di Groningen.

Insieme ai suoi colleghi, Hildner sta cercando di imitare i sistemi fotosintetici delle piante, un sistema molto complesso anche perché ha potuto utilizzare miliardi di anni di evoluzione per diventare sempre più efficiente. Come spiega lo stesso Hildner, nelle piante, così come nei batteri che eseguono fotosintesi, la luce viene convertita energia e poi trasportata nel cosiddetto “centro di reazione”, una struttura proteica dove avviene la vera e propria fotosintesi, il tutto con perdite minime.

Il ricercatore sta cercando di migliorare un sistema che ha sviluppato ormai da cinque anni. Questo sistema vede molecole a forma di disco impilate a formare nanofibre con lunghezze di quattro micrometri e con un diametro di 0,005 micrometri (un micrometro è un millesimo di millimetro). Si tratta di un sistema che può trasportare energia come avviene nei sistemi fotosintetici, tuttavia questo stesso sistema risulta ancora instabile.

Per migliorarlo, Hildner e colleghi hanno anche sviluppato fasci di queste nanofibre per creare un “cavo” più resistente. Tuttavia per un fenomeno fisico denominato “coerenza”, il trasporto anche in questo caso non risulta efficiente ed hanno abbandonato l’idea di raggruppare i fili in fasci.
I ricercatori nonano di certo abbandonato la loro idea e stanno cercando di ottimizzare il trasporto di energia facendola passare in “fili molecolari” composti da molecole impilate con livelli di efficienza sempre maggiori.
Qualora fosse ottenuto un livello efficiente di trasporto di energia a lungo raggio lungo fili così piccoli e così poco spessi, si tratterebbe di un passo fondamentale l’intero settore della nanotecnologia e di futuribili applicazioni nanofotoniche.

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