Com a fotossíntese artificial, a humanidade poderia utilizar a energia solar para ligar o dióxido de carbono e produzir hidrogénio
Os químicos de Würzburg e de Seul deram um passo em frente: Sintetizaram uma pilha de corantes que se aproxima muito do aparelho fotossintético das plantas. Absorve a energia da luz, utiliza-a para separar os portadores de carga e transfere-os rápida e eficazmente para a pilha.
A fotossíntese é um processo maravilhoso: as plantas utilizam-no para produzir moléculas de açúcar e oxigénio a partir de materiais simples como o dióxido de carbono e a água. A energia necessária para este processo complexo é obtida a partir da luz solar.
Se os seres humanos pudessem imitar a fotossíntese, isso teria muitas vantagens. A energia livre do sol poderia ser usada para remover o dióxido de carbono da atmosfera e usá-lo para construir hidratos de carbono e outras substâncias úteis. Também seria possível produzir hidrogénio, uma vez que a fotossíntese divide a água nos seus componentes oxigénio e hidrogénio.
Fotossíntese: um processo complexo com muitos participantes
É assim que a pilha de quatro corantes sintetizados em Würzburg se parece. Ela representa um passo adiante em direção à fotossíntese artificial porque absorve energia luminosa e transfere-a de forma rápida e eficiente na pilha. Crédito: Leander Ernst / Universidade de Wuerzburg
Por isso, não é de admirar que muitos investigadores estejam a trabalhar na fotossíntese artificial. Não é fácil, porque esta é um processo extremamente complexo: ocorre nas células das plantas em muitas etapas individuais e envolve numerosos corantes, proteínas e outras moléculas. No entanto, a ciência está constantemente a fazer novos progressos.
Um dos principais investigadores no domínio da fotossíntese artificial é o químico Frank Würthner, da Julius-Maximilians-Universität (JMU) de Würzburg, na Baviera, Alemanha. A sua equipa conseguiu agora imitar um dos primeiros passos da fotossíntese natural com um sofisticado arranjo de corantes artificiais e analisá-lo com maior precisão.
Os resultados foram obtidos em colaboração com o grupo do Professor Dongho Kim da Universidade Yonsei em Seul (Coreia) e foram publicados na revista Nature Chemistry. Os investigadores conseguiram sintetizar uma pilha de corantes que é muito semelhante ao aparelho fotossintético das células vegetais – absorve a energia da luz numa extremidade, utiliza-a para separar os portadores de carga e transfere-os passo a passo para a outra extremidade através do transporte de eletrões. A estrutura consiste em quatro moléculas de corante empilhadas da classe das bisimidas de perileno.
“Podemos desencadear especificamente o transporte de carga nesta estrutura com luz e analisámo-lo em pormenor. É eficiente e rápido. Este é um passo importante para o desenvolvimento da fotossíntese artificial”, afirma Leander Ernst, estudante de doutoramento da JMU, que sintetizou a estrutura empilhada.
A seguir, a equipa de investigação da JMU quer expandir o nanosistema de moléculas de corante empilhadas de quatro para mais componentes – com o objetivo de criar uma espécie de fio supramolecular que absorva a energia da luz e a transporte rápida e eficazmente por distâncias maiores. Este seria mais um passo em direção a novos materiais fotofuncionais que podem ser utilizados para a fotossíntese artificial.
