Este nuevo trabajo busca en detalle los pasos individuales de la reacciones de alta eficiencia que convierten la luz del Sol en energía química dentro de las plantas y bacterias.
En un artículo publicado recientemente, un equipo de científicos ha proporcionado importante información sobre una parte específica del proceso fotosintético, llamado fotosistema II. Ha sido un gran reto el observar directamente los pasos individuales de la reacción de separación del agua mediante energía solar, que tiene lugar en el fotosistema II. Este descubrimiento proporciona nuevas bases científicas acerca de como las plantas convierten de forma eficiente la energía solar y puede ayudar al desarrollo de una nueva generación de tecnologías solares altamente robustas y más eficientes.
La nueva investigación se concentra en las dos primeras reacciones fotoquímicas que usan las plantas para convertir la energía solar en energía química dentro del fotosistema II. Específicamente, los investigadores estudiaron la vinculación y activación del sustrato de moléculas de agua en el emplazamiento catalítico del fotosistema II. El fotosistema II es un complejo de proteínas en plantas y cianobacterias que usa fotones de luz para dividir moléculas de agua. Esto es lo que se conoce como la oxidación solar del agua. Los fotones y electrones resultantes de dicha rotura o división son usados a continuación por la planta para alimentar a los sistemas restantes en el proceso fotosintético que transforma la luz en energía química. El fotosistema II es el motor de la vida, llevando a cabo una de las reacciones que más energía requieren, la división del agua, con destacable facilidad y eficiencia.
Una de las dificultades de estudiar el fotosistema II es que los métodos convencionales no han sido capaces aún de probar en profundidad el complejo fotosistema II, y el mecanismo de las reacciones fotoquímicas debe comprenderse en su totalidad antes de crear tecnologías bio-inspiradas que mimeticen el proceso natural de fotosíntesis. En esta nuevo estudio, los científicos investigaron el emplazamiento catalítico como el complejo evolutivo del oxígeno. Este es parte del sistema que descompone el agua, y lo hace en cinco fases distintas. Solo las dos primeras se han investigado con detalle, ya que el resto son relativamente inestables y cambian rápidamente.
Para comprender las etapas más inestables del proceso, los científicos necesitan de avanzadas herramientas que puedan probar estos sistemas complejos a nivel atómico. Para este estudio, los investigadores atraparon tres especies distintas de fotosistema II en una de las más inestables fases del proceso, la tercera fase del complejo evolutivo del oxígeno llamada intermedia S2 fotoquímica, usando iluminación a baja temperatura del fotosistema II. Despues analizaron el sistema usando técnicas avanzadas de espectroscopía llamadas espectroscopía de correlación a subnivel hiperfino bidimensional.
La herramienta detecta las interacciones magnéticas débiles en el emplazamiento catalítico para descubrir la estructura y activación del sustrato de moléculas de agua en el intermedio S2 del fotosistema II. La tecnología, que solo se encuentra en unos pocos laboratorios del mundo, identifica cuatro importantes grupos de átomos de hidrógeno surjieno del sustrato de moléculas de agua dentro del complejo evolutivo del oxígeno. Esto supone un paso significativo en la determinación del destino de las moléculas de agua en la reacción de oxidación solar que tiene lugar dentro del fotosistema II.
El agua es una molécula muy estable y necesita de cuatros fotones para dividirse. Este es el reto para los químicos y físico mundiales, ya que dicha reacción tiene requisitos muy estrictos.
Esta entrada participa en la XVII Edición del Carnaval de Química alojado en el blog Un geólogo en apuros.
Via Rensselaer Polytechnic Institute
Muy interesante: me interesa mucho la aplicación de biomimesis a la química, puede que acabe trabajando en eso por una temporada.
ResponderEliminarNo sé si se ha borrado un comentario que hice en la entrada de aislantes (o que no ha sido aprobado) ;), me interesaría saber-entender la teletransportación y los qubits. Si lo prefiere, puede escribirme a worlderlenmeyer.blogspot.com
Y gracias!!!
Tranquila, estaba en la lista para moderar. ;)
ResponderEliminarEn cuanto al tema de la fotosíntesis y su estudio para aplicarla a la tecnología fotovoltáica, últimamente hay mucho movimiento en este campo, por aquello de la búsqueda de la eficiencia.