Redacao do Site Inovacao Tecnologica - 27/09/2011Estrutura do complexo de captura de energia da luz solar, mostrando a organizacao das moleculas que capturam e transmitem a energia com eficiencia extraordinaria.[Imagem: Greg ScholesCircuitos molecularesA energia solar pode ser capturada de forma eficiente, e transportada por longas distancias, usando minusculos circuitos moleculares.E o que propoe o Dr. Gregory Scholes e seus colegas da Universidade de Toronto, no Canada.A equipe descobriu como projetar esses circuitos moleculares, que sao 10 vezes menores do que os mais finos fios existentes no interior dos processadores de computador.A ideia nao e nova, mas e radicalmente promissora: imitar a fotossintese das plantas, criando uma fotossintese artificial com potencial para ser a fonte definitiva de energia limpa.O trabalho de varios grupos ao redor do mundo no campo da fotossintese artificial tem gerado conhecimentos novos na forma como as plantas, algas e bacterias usam a mecanica quantica para otimizar a captura de energia do Sol.Agora os cientistas juntaram o quebra-cabecas desse conhecimento, mapeando as diversas estruturas moleculares e suas funcoes - um passo essencial para a sua reproducao de forma artificial, criando "celulas solares biomimeticas".Antena biologicaNas plantas, a luz do Sol e capturada por uma especie de "antena" biologica, formada por moleculas "coloridas" - corantes ou pigmentos - que direcionam a energia para proteinas especiais, que a utilizam para produzir oxigenio e acucares.E isto o que os cientistas estao tentando imitar."A producao de combustivel solar normalmente comeca com a energia da luz sendo absorvida por uma estrutura de moleculas. A energia e armazenada por um breve momento na forma de eletrons em vibracao, sendo entao transferida para um reator adequado," explica o professor Scholes, citando um esquema artificial.O grande gargalo esta na velocidade com que as moleculas-antena das plantas mantem a energia - apenas alguns bilionesimos de segundo. Se a energia nao for transferida rapidamente, ela pode fritar as estruturas biologicas, matando a planta.O segredo esta nas propriedades quanticas dessas antenas, que sao feitas de apenas algumas dezenas de pigmentos.Foi neste conhecimento que os pesquisadores conseguiram avancar, idealizando meios para replicar o processo de forma artificial usando simulacoes computadorizadas.E a primeira vez que os cientistas conseguem descrever com tantos detalhes as funcoes de cada um dos elementos fotossinteticos das plantas e algas. [Imagem: Scholes et al./Nature Chemistry]Receita de fotossintese artificialSegundo eles, serao necessarios quatro elementos basicos para garantir a captura e a distribuicao da energia solar com as antenas nanoscopicas.O primeiro e mais obvio e o desenvolvimento dos componentes basicos da antena, que devem ser moleculas com alta capacidade de absorcao de energia. Esses fotoabsorvedores deverao ser bem distribuidos para aumentar a probabilidade de conversao dos fotons em eletrons em toda a antena.O segundo elemento e um adequado agrupamento das moleculas absorvedoras de luz, de forma que elas possam: a) absorver diferentes comprimentos de onda; b) criar gradientes de energia para que a energia flua sempre em um determinado sentido; e c) explorar varias rotas para a transferencia da energia captada, explorando o fenomeno da coerencia quantica.Tambem devera ser garantido que as escalas de energia envolvidas no processo de transferencia da energia