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Moléculas que imiten la fotosíntesis generarían energías limpias

Cuatro moléculas diseñadas por el Grupo de Investigación de Química Cuántica y Computacional de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) podrían imitar los procesos de absorción de energía solar de las plantas y de algunas bacterias.

Bogotá D. C., 22 de agosto de 2018Agencia de Noticias UN-

El trabajo transdisciplinar permite usar varios sistemas de computación para formular las ecuaciones. Fotos: Óscar Piratova – Unimedios

El estudio del Grupo de Investigación de Química Cuántica y Computacional de la U.N. es pionero en su campo. Foto: archivo particular.

“Aunque pareciera que el proceso de transferencia de energía es directo, ocurren más cosas”, explica el profesor Galindo.

Las ciencias básicas son fundamentales para la innovación y la transferencia de tecnología.

Como no todas las moléculas absorben energía, la investigación de la U.N. evita nuevas pruebas.

Muy pocas investigaciones en el mundo son aceptadas para ser publicadas en Nature Communications.

Mientras que unas tienen formas cerradas, similares a anillos, las otras generan una especie de ramas a partir del núcleo, conocidas como dendrímeros.

Como en los procesos de fotosíntesis las bacterias tienen una especie de antena que capta la luz, la idea del Grupo de Investigación es simular este proceso por medio de los dendrímeros, de manera que cuando consigan captar la energía pueda transferirla a un determinado punto.

En cuanto a las moléculas con forma de anillo, la idea es estudiar el desempeño de la transferencia de energía y el proceso, para que se pueda predecir cómo se lleva a cabo dicho procedimiento.

La investigación es pionera en su campo y ha contado con la participación de la Universidad de Florida, los Alamos National Lab de Nuevo Mexico, y la Universidad Nacional de Quilmes (Argentina). Su relevancia es tal, que ha sido aprobada para publicación en la prestigiosa revista científica Nature Communications.

Debido a que desde el punto de vista experimental lo único que se sabe es que una vez la energía es absorbida se transfiere a otro punto, la investigación realizada por el Grupo de Investigación determina cómo ocurre ese proceso.

“Las vibraciones o los movimientos de los núcleos y electrones hacen que se libere o absorba energía, de manera que cada vez que una molécula se irradia con luz solar, tanto átomos como electrones se excitan”, explica el profesor Johan Fabián Galindo, del Departamento de Química.

Como la excitación de un sistema permite transmitir energía, el Grupo de Investigación se concentró en el estudio de la coherencia entre estos estados, tanto electrónicos –referentes a electrones– como vibracionales –asociados con los núcleos.

Que la acción de ambos movimientos se realice en forma armoniosa y coordenada ha llevado a querer imitar estos procesos, con el fin de optimizar la captación de energía.

Paquetes de información

Aunque las investigaciones realizadas por Isaac Newton están asociadas con lo que vemos hoy en el mundo macroscópico, en la escala microscópica no funcionan de la misma manera.

“En este mundo microscópico los procesos suelen ser menos lineales y se dan en términos de paquetes. Sin ir más lejos, puesto que el término quanto hace referencia a un paquete, la mecánica cuántica es el estudio de un conjunto de información que viene en paquetes”, explica el docente.

A partir de este concepto, el Grupo de Investigación se dedica a formular una serie de ecuaciones que permitan simular los procesos asociados con la transferencia de energía.

Se trata de un proceso complejo, en la medida en que los sistemas moleculares analizados se encuentran en el límite de los estudios que se llevan a cabo en este campo de la tecnología y requieren de varios equipos de computación para los procesos de análisis.

Una vez se resuelven las ecuaciones formuladas, se procede a compararlas con resultados experimentales, para que coincidan con el componente teórico.

Los modelos desarrollados a partir de este método permiten diseñar moléculas con características que puedan optimizar la transferencia de energía en distintos procesos.

En tal sentido, el profesor Galindo llama la atención sobre la importancia que tienen las ciencias básicas en los procesos de innovación y transferencia tecnológica.

“Producimos conocimiento para que otros sigan escalando hasta llevarlo a una fase de producción industrial”, puntualiza. Al respecto, subraya que este es un eslabón fundamental del proceso, toda vez que evita nuevas pruebas y gastos innecesarios.

(Por: Fin/JCMG/MLA/LOF
)
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