La naturaleza ha tenido miles de millones de años para perfeccionar la fotosintesis, que directa o indirectamente sostiene a practicamente toda la vida en la Tierra. En ese tiempo, el proceso ha alcanzado casi un 100 por ciento de eficiencia en el transporte de la energia de la luz solar desde los receptores hasta los centros de reaccion donde puede ser aprovechada, un rendimiento enormemente mejor que el de incluso las mejores celulas solares.
Ilustracion de un virus usado en los experimentos del MIT. Los centros que capturan luz, llamados cromoforos, se muestran en rojo, y los que acaban de absorber un foton de luz brillan de color blanco. Despues de que el virus sea modificado para ajustar el espaciado entre los cromoforos, la energia puede saltar de un grupo de cromoforos al siguiente mas rapido y mas eficientemente.
Una de las estrategias que las plantas emplean para alcanzar esta eficiencia es hacer uso de los efectos exoticos de la mecanica cuantica. Estos efectos, que incluyen la capacidad de una particula de existir en mas de un lugar al mismo tiempo, han sido ahora utilizados por el equipo internacional de Angela Belcher, Seth Lloyd y Heechul Park, del Instituto Tecnologico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en ingles), en Estados Unidos, para alcanzar un notable aumento en la eficiencia de un sistema que captura luz.
Los investigadores del MIT alcanzaron este nuevo ambito cientifico de la energia solar no con materiales de alta tecnologia o microchips, sino mediante la utilizacion de virus modificados, en una llamativa combinacion de investigacion cuantica y manipulacion genetica.
En la fotosintesis, un foton golpea un receptor llamado cromoforo, que a su vez produce un exciton, una particula cuantica de energia. Este exciton salta de un cromoforo a otro hasta que alcanza un centro de reaccion, donde esa energia es aprovechada para construir las moleculas que sostienen la vida.
Pero la via de saltos es aleatoria e ineficiente a menos que se sirva de los efectos cuanticos que la permiten, es decir, que tomar multiples vias al mismo tiempo y seleccionar las mejores, comportandose mas como una onda que como una particula. Este eficiente movimiento de los excitones tiene un requerimiento clave: los cromoforos tienen que estar dispuestos de forma correcta, con exactamente la cantidad de espacio adecuada entre ellos.
Ahi es donde entran los virus. Modificando un virus con el que Belcher ha trabajado durante años, el equipo pudo conseguir que este se uniera con multiples cromoforos sinteticos o, en este caso, tintes organicos. Los investigadores pudieron entonces producir muchas variedades del virus, con separaciones ligeramente diferentes entre esos cromoforos sinteticos, y seleccionar aquellos que mejor rendimiento tenian.
Al final, pudieron aumentar a mas del doble la velocidad de los excitones, incrementando la distancia que estos recorrian antes de disiparse, una mejora notable en la eficiencia del proceso.
FUENTE: noticiasdelaciencia.com