p Cientistas da Universidade de Groningen (Holanda) e da Universidade de Würzburg (Alemanha) investigaram um sistema biomimético simples de coleta de luz usando espectroscopia avançada combinada com uma plataforma microfluídica. Os nanotubos de parede dupla funcionam de forma muito eficiente em baixas intensidades de luz, enquanto eles são capazes de se livrar do excesso de energia em altas intensidades. Essas propriedades são úteis no projeto de novos materiais para a coleta e transporte de energia de fótons. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications em 10 de outubro. p A notável capacidade dos complexos fotossintéticos naturais de aproveitar a luz solar com eficiência - mesmo em ambientes escuros - despertou um amplo interesse em decifrar sua funcionalidade. Compreender o transporte de energia em nanoescala é a chave para uma gama de aplicações potenciais no campo da optoeletrônica. A enorme complexidade dos sistemas fotossintéticos naturais, consistindo em muitas subunidades organizadas hierarquicamente, levou os cientistas a voltarem sua atenção para análogos biomiméticos, que são estruturados como suas contrapartes naturais, mas podem ser controlados mais facilmente.

p Moléculas de coleta leve

p O grupo Optical Condensed Matter Science e o grupo Theory of Condensed Matter (ambos no Instituto Zernike para Materiais Avançados, University of Groningen) uniram forças com colegas da University of Würzburg (Alemanha) para obter uma visão abrangente do transporte de energia em um complexo de coleta de luz artificial. Eles usaram uma nova abordagem espectroscópica de laboratório em um chip, que combina espectroscopia multidimensional com resolução de tempo avançada, microfluídica, e modelagem teórica extensa.

p Os cientistas investigaram um dispositivo artificial de coleta de luz, inspirado na rede de antenas tubulares de paredes múltiplas de bactérias fotossintéticas encontradas na natureza. O dispositivo biomimético consiste em nanotubos feitos de moléculas coletoras de luz, auto-montado em um nanotubo de parede dupla. "Contudo, mesmo este sistema é bastante complexo, "explica Maxim Pshenichnikov, professor de espectroscopia ultrarrápida da Universidade de Groningen. Seu grupo desenvolveu um sistema microfluídico, em que a parede externa do tubo pode ser dissolvida seletivamente e, portanto, desligado. "Isso não é estável, mas no sistema de fluxo, pode ser estudado. "Desta forma, os cientistas puderam estudar tanto o tubo interno quanto o sistema completo.

p Adaptando

p Em baixa intensidade de luz, o sistema absorve fótons em ambas as paredes, criando excitações ou excitons. “Devido aos diferentes tamanhos das paredes, eles absorvem fótons de diferentes comprimentos de onda, "Pshenichnikov explica." Isso aumenta a eficiência. "Em alta intensidade de luz, um grande número de fótons é absorvido, criando um grande número de excitons. "Observamos que, quando dois excitons se encontram, um deles realmente deixa de existir. "Este efeito atua como uma espécie de válvula de segurança, já que um grande número de excitons pode danificar os nanotubos.

p Assim, os cientistas também demonstraram que o nanotubo molecular de parede dupla é capaz de se adaptar às mudanças nas condições de iluminação. Eles imitam os elementos funcionais essenciais da caixa de ferramentas de design da natureza em condições de pouca luz, agindo como antenas altamente sensíveis, mas eliminam o excesso de energia em altas intensidades quando há muita luz - uma situação que normalmente não ocorreria na natureza. Ambas as propriedades abrem caminho para um melhor controle do transporte de energia por meio de materiais moleculares complexos.