Al abordar el tema Excitones en sistemas moleculares complejos: localización, coherencia y dinámica, el Dr. Jasper Knoester explicó los modelos físicos utilizados para describir procesos de transferencia de energía y absorción de luz en agregados moleculares orgánicos, los cuales son fundamentales en procesos biológicos como la fotosíntesis.
Cabe destacar que el proceso que comienza con la absorción de energía solar hasta su conversión en energía química dura una milésima de nanosegundo (un tiempo mil billones de veces más corto que un segundo), con una eficiencia de conversión energética superior al 95 por ciento, obtenida en millones de años de evolución.
Transferencia rápida
El académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencia de nuestra Universidad, Dr. Felipe Herrera, explica que “la luz solar primero se captura en un agregado molecular que funciona como una antena biológica, que transforma la energía solar en energía electrónica”.
“Luego, esta energía electrónica se transfiere rápidamente a un centro de reacción, que es donde esta energía electrónica se convierte en energía química en forma de moléculas como el ATP (Trifosfato de adenosina), que luego se utilizan en otros ciclos bioquímicos para generar azúcar y otros nutrientes celulares”, complementa el profesional.
Asimismo, el Dr. Herrera precisa que en la última década “se ha generado una controversia en torno a resultados experimentales que sugieren que los sistemas biológicos podrían estar utilizando efectos como la coherencia cuántica (importante para la computación cuántica) para alcanzar las tan altas eficiencias de conversión de energía observadas en los distintos organismos fotoreactivos”.
En relación a este punto, durante su conferencia el Dr. Knoester expresó que recientes estudios teóricos, incluidos sus propios trabajos, están demostrando que la evidencia experimental debe ser analizada de manera mucho más cuidadosa dada la complejidad estructural y dinámica de los sistemas biológicos, antes de especular sobre una posible importancia de la coherencia cuántica en biología.
Agregados moleculares orgánicos
El Dr. Herrera aclara que los agregados moleculares orgánicos también son importantes en el desarrollo de nuevas fuentes de energía sustentable de bajo costo.
“Las celdas solares orgánicas utilizan materiales orgánicos para los procesos de conversión de energía solar a eléctrica. Los materiales orgánicos tienen un costo significativamente menor a los materiales usados en celdas solares convencionales basadas en silicio”, subraya.
El experto agrega que “aunque las eficiencias de conversión actuales no son lo suficientemente altas (menor al 20 por ciento de eficiencia) para incentivar la masificación de esta tecnología, en la actualidad se está haciendo un esfuerzo científico a nivel mundial para encontrar nuevos materiales o nuevos mecanismos que permitan aumentar la eficiencia de las celdas fotovoltaicas orgánicas por sobre las celdas convencionales”.
