Fotosintesi artificiale, svelato il fotosistema 2 grazie a spettroscopia



fotosintesi artificiale fotosistema 2Alcune istantanee di pochi femtosecondi del processo di ossidazione dell’acqua durante la fotosintesi hanno permesso ai ricercatori di capire come funziona il processo in maniera più dettagliata, aprendo la strada alla possibilità di creare un processo fotosintetico artificiale.

Utilizzando una tecnologia laser a raggi X  i ricercatori SLAC National Accelerator Laboratory sono stati in grado di acquisire le immagini dettagliate del ciclo di quattro passaggi per l’ossidazione dell’acqua nel fotosistema II, l’unico sistema biologico noto in grado di sfruttare la luce solare per la fotosintesi. Il lavoro, pubblicato su Nature Communications, potrebbe contribuire a promuovere lo sviluppo della fotosintesi artificiale per energia pulita da fonti rinnovabili

“Un metodo efficace per la scissione dell’acqua basato su energia solare è essenziale affinchè la fotosintesi artificiale possa avere successo, ma lo sviluppo di un tale metodo si è dimostrato sfuggente, sino ad oggi”, ha detto Vittal Yachandra dal Lawrence Berkeley National Laboratory.

L’ Uso di diffrazione a raggi X (XRD) e spettroscopia ad emissione di raggi X (XES) a temperatura ambiente ha permesso ai ricercatori di studiare il ciclo catalitico in quattro fasi di ossidazione fotosintetico dell’acqua nel fotosistema II.

“Questo rappresenta un importante progresso verso la caratterizzazione in tempo reale della formazione della molecola di ossigeno nel fotosistema II, e ha permesso di ottenere informazioni che dovrebbero risultare utili per la progettazione di dispositivi artificiali basati energia solare per dividere l’acqua.”

La foto-ossidazione dell’ acqua nel fotosistema II è responsabile della maggior parte dell’ossigeno nell’atmosfera terrestre – al suo interno c’è un nucleo composto da un metalloenzima di manganese e calcio (Mn4Ca) che, quando eccitato da fotoni solari, catalizza in quattro fasi gli stati di ossidazione da S0 a S3 per dare ossigeno molecolare.

I Dati XRD hanno rilevato un segnale di diffrazione anomala dal manganese che i ricercatori ritengono fondamentale per spiegare in dettaglio la formazione del legame ossigeno-ossigeno.

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