¿Puede una molécula almacenar energía?

Un grupo de investigadores de la Universidad de Linköping, en Suecia, han desarrollado una molécula que absorbe la energía de la luz solar y la almacena en enlaces químicos.

«Nuestra molécula puede adoptar dos formas diferentes: una forma parental que puede absorber energía de la luz solar y una forma alternativa en la que la estructura de la forma parental ha cambiado y se vuelve mucho más rica en energía, sin dejar de ser estable», explica dice Bo Durbeej, profesor de física computacional en el Departamento de Física, Química y Biología de la Universidad de Linköping. «Esto permite almacenar la energía de la luz solar en la molécula de manera eficiente”, continúa.

La molécula que almacena energía

La molécula pertenece a un grupo conocido como «fotointerruptores moleculares». Estos siempre están disponibles en dos formas diferentes, isómeros, que difieren en sus estructuras químicas. Las dos formas tienen propiedades diferentes, y en el caso de la molécula desarrollada por los investigadores de LiU, esta diferencia está en el contenido de energía. 

Las estructuras químicas de todos los interruptores fotográficos están influenciadas por la energía luminosa. Esto significa que la estructura y, por tanto, las propiedades de un interruptor fotográfico pueden cambiarse iluminándolo. 

Un posible campo de aplicación de los interruptores fotográficos es la electrónica molecular, en la que las dos formas de la molécula tienen diferentes conductividades eléctricas. 

Otra área es la fotofarmacología, en la que una forma de la molécula es farmacológicamente activa y puede unirse a una proteína diana específica en el cuerpo, mientras que la otra forma está inactiva.

Primero la práctica, después la teoría

Aunque lo habitual en el desarrollo de proyectos tan innovadores como este es que se haga primero el trabajo teórico, pero en este caso el procedimiento se invirtió.

Bo Durbeej y su grupo trabajan en química teórica y realizan cálculos y simulaciones de reacciones químicas. Se trata de simulaciones por ordenador avanzadas, que se realizan en supercomputadoras en el Centro Nacional de Supercomputadoras, NSC, en Linköping. 

Los cálculos demostraron que la molécula que habían desarrollado los investigadores se sometería a la reacción química que necesitaban, y que se produciría extremadamente rápido, en 200 femtosegundos.

Almacenar energía para momentos de necesidad

Para almacenar grandes cantidades de energía solar en la molécula, los investigadores han intentado hacer que la diferencia de energía entre los dos isómeros sea lo más grande posible.

La forma original de su molécula es extremadamente estable, una propiedad que dentro de la química orgánica se denota diciendo que la molécula es «aromática». La molécula básica consta de tres anillos, cada uno de los cuales es aromático. Sin embargo, cuando absorbe la luz, se pierde la aromaticidad, de modo que la molécula se vuelve mucho más rica en energía. Los investigadores de LiU muestran en su estudio, publicado en el Journal of the American Chemical Society , que el concepto de cambiar entre estados aromáticos y no aromáticos de una molécula tiene un gran potencial en el campo de los fotointerruptores moleculares.

Los investigadores ahora examinarán cómo la energía almacenada se puede liberar de la forma rica en energía de la molécula de la mejor manera.

El objetivo es reducir el gran incoveniento de la energía del sol: cuando este no luce.

Fuente/Energy News
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