Folha artificial captura energia solar e gera eletricidad

O sistema híbrido concentra os fótons absorvidos em duas etapas, primeiro nos oligômeros de rênio, e depois no centro de reação de rutênio.[Imagem: Yamamoto et al.]

Cientistas japoneses conseguiram pela primeira vez coletar a energia do Sol usando um número excepcionalmente grande de moléculas coletoras de luz, aproximando-se mais da forma como as plantas coletam a luz solar para produzir seu alimento.

Já que a luz é uma onda eletromagnética, Yohei Yamamoto e seus colegas do Instituto de Tecnologia de Tóquio criaram uma folha artificial que captura a luz usando diversas antenas.

A seguir, a luz é conduzida até um receptor, onde os fótons são efetivamente convertidos em energia, completando o circuito da fotossíntese artificial.

Os painéis solares são formados por milhares de células solares individuais.

No caso da fotossíntese artificial, porém, as "células solares" são muito menores, elas são na verdade "moléculas solares".

Até agora os pesquisadores vinham utilizando sistemas de colheita de luz de uma única etapa, o que limita bastante o número de absorvedores de luz capazes de alimentar um único centro de reação e conversão.

Imitando os sistemas fotossintéticos naturais, Yamamoto coletou a luz de forma muito mais eficiente usando o maior número de "folhas artificiais" registrado até hoje.

São 440 tubos de organossilicato mesoporoso (PMO) ligados por grupos absorvedores de luz bifenila (Bp) com cinco pentâmeros rênio conectados a um complexo trisdiimina de rutênio (Ru-Re5).

Este sistema híbrido - PMO-Bp-Ru-Re5 - concentra os fótons absorvidos em duas etapas, primeiro nos oligômeros de rênio, e depois no centro de reação de rutênio.

Embora represente um avanço histórico no projeto "bioinspirado" da fotossíntese artificial, o uso do rutênio ainda é um entrave à utilização prática do sistema.

Mesmo sendo utilizada apenas uma unidade de rutênio por folha artificial, o elemento é caro demais, e terá que ser substituído para que a abordagem possa produzir os primeiros painéis solares fotossintéticos.

Bibliografia:

Efficient Light Harvesting via Sequential Two-Step Energy Accumulation Using a Ru-Re5 Multinuclear Complex Incorporated into Periodic Mesoporous Organosilica
Yohei Yamamoto, Hiroyuki Takeda, Tatsuto Yui, Kotaro Ueda, Kazuhide Koike, Shinji Inagaki, Osamu Ishitani
Chemical Science
Vol.: Accepted Manuscript
DOI: 10.1039/C3SC51959G