jueves, 2 de enero de 2014

La energía de las plantas

Tomando una señal acerca de cómo las plantas convierten la luz del sol en energía útil, los investigadores han diseñado un sistema modelo que consiste en tres moléculas expuestas a luz, y han mostrado que los efectos mecánico cuánticos puede potenciar significativamente la corriente fotoeléctrica que las moléculas pueden generar comparados con el caso en el cual solo entran en juego los efectos clásicos. El esquema teórico podría ser la base para el diseño de células solares más eficientes.

Cuando la luz del sol ilumina un material generador de corriente fotoeléctrica, su energía es absorbida por electrones, los cuales se vuelven inconsolidables y se pueden mover libremente. Dichos electrones libres pueden entonces contribuir a una corriente eléctrica que puede funcionar. Pero los nuevos electrones sin consolidar puede también "recombinarse" rápidamente en cualquier otro lado, lo cual es lo que limita la eficiencia de la mayoría de los materiales fotoeléctricos.

Las moléculas recolectoras de luz en plantas, por otro lado, pueden, bajo ciertas condiciones, convertir fotones en electrones con una eficiencia casi perfecta, y las evidencias experimentales sugieren que esta alta eficiencia puede ser el resultado de efectos mecánico-cuánticos. Investigadores de la universidad de Cambridge consideraron cómo los efectos cuánticos pueden mejorar la corriente fotovoltáica en un sistema simple inspirado por las moléculas de proteínas pigmento que se encuentran en plantas: dos moléculas donadoras, cada una de las cuales tiene un nivel de energía que absorbe fotones, flanqueados por una molécula aceptora que puede transferir el electrón excitado lejos. Los investigadores han calculado que los efectos cuánticos pueden mezclar las dos moléculas donadoras cuando se da una interacción dipolar entre ellas, creando dos nuevos estados: un absorbedor muy eficiente, y un "nivel oscuro" que bloquea el camino por el cual se pueden recombinar los electrones. La corriente generada por la exposición de esta nueva configuración a la luz puede ser un 35% mayor que la esperada por la física clásica por si sola.

Via Physics.aps

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