Investigadores de la Universidad de Chicago han creado un compuesto sintético que imita la compleja dinámica cuántica que se observa en la fotosíntesis, lo que permitiría la creación de nuevas tecnologías para aprovechar la energía solar. La ingeniería de los efectos cuánticos en dispositivos sintéticos de fotocaptación no sólo es posible, sino también es más fácil de lo que se esperaba, según informan los investigadores.
La fotosíntesis es un proceso en el que los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química.
La vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica imprescindible para la constitución de los seres vivos, partiendo de la luz y la materia inorgánica.
Para conseguir esto los investigadores modificaron una molécula llamada fluoresceína, una sustancia colorante orgánica hidrosoluble de color amarillo perteneciente al grupo de las xantinas que produce un color fluorescente verde intenso en soluciones alcalinas, que cuando se expone a la luz, la fluorescencia absorbe ciertas longitudes de onda y emite luz fluorescente de longitud de onda larga y es utilizada en el examen de los vasos sanguíneos del ojo y en ciertas técnicas odontológicas.
El resultando fueron moléculas capaces de recrear las propiedades importantes de la clorofila en los sistemas fotosintéticos que causan coherencias cuánticas de vida larga. Las coherencias son el comportamiento macroscópicamente observable de la superposición cuántica. Las superposiciones son un concepto fundamental de la mecánica cuántica, ejemplificada por el clásico experimento del pensamiento del gato de Schrödinger, en el que una partícula cuántica, un electrón por ejemplo, ocupa más de un estado a la vez.
Los efectos cuánticos generalmente son insignificantes en sistemas grandes, desordenados y calientes. Sin embargo, los experimentos recientes de espectroscopía ultrarrápida en el laboratorio de química han demostrado que las superposiciones cuánticas pueden desempeñar un papel en la eficiencia cuántica casi perfecta de recolección de luz fotosintética, incluso a temperaturas fisiológicas.
Para detectar evidencia de superposiciones de larga duración, los investigadores crearon una película del flujo de energía en las moléculas con laboratorios de alta ingeniería y sistemas de láser de femtosegundos (la milbillonésima parte de un segundo). Tres pulsos de láser controlados con precisión se dirigen en la muestra, haciendo que emita una señal óptica que se captura y se dirige en una cámara.
La producción de energía fotosintética es, para muchas personas, el epítome de la energía verde, por lo que esta nueva técnica podría significar el inicio para crear nuestra propia energía fotosintética, que hasta ahora era imposible reproducir fuera de la naturaleza.
Referencia: Science