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Univaq, la ‘danza’ degli elettroni e protoni nel Fotosistema 2

Da 2 miliardi e mezzo di anni, piante, alghe e batteri utilizzano la luce solare per ottenere l’energia necessaria allo svolgimento delle loro funzioni vitali attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana.

Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell’acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte ed elettroni e protoni dall’altra. Questo complesso meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente negli organismi fotosintetici. La luce solare viene assorbita direttamente dalle clorofille generando ossigeno ed una “corrente” di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l’ATP.

Un grosso aiuto alla comprensione del meccanismo di tale sistema biologico è arrivato dal gruppo di ricerca coordinato dal Professor Leonardo Guidoni del Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche dell’Università dell’Aquila. La ricerca ha evidenziato come durante questo processo elettroni e protoni si muovano, come in una danza, in maniera sequenziale e coordinata in una serie di passaggi successivi che terminano con lo sviluppo di ossigeno molecolare.

Oltre agli aspetti legati alla biologia, questi studi aprono la strada a nuove tecnologie che, ispirandosi ai meccanismi naturali, possano sfruttare l’energia solare per produrre combustibile “verde” attraverso la cosiddetta fotosintesi artificiale.

Per caratterizzare alcune fasi di questi processi, i ricercatori hanno sfruttato metodi di Meccanica Quantistica attraverso l’utilizzo del supercalcolatore Caliban-HPC, in funzione da tre anni presso l’Università degli Studi dell’Aquila.

Gli studi sono stati pubblicati durante la scorsa settimana sulla prestigiosa rivista statunitense PNAS in collaborazione con gli assegnisti di ricerca Daniele Bovi e Daniele Narzi di Sapienza-Università di Roma.

Link all’articolo originale

[url"http://www.pnas.org/content/early/2014/05/29/1401719111.abstract"]http://www.pnas.org/content/early/2014/05/29/1401719111.abstract[/url]