Aplicación artificial de mecanismos de biología cuántica

Unos investigadores han creado un compuesto sintético que imita la compleja dinámica cuántica observada en la fotosíntesis. El nuevo compuesto podría abrir nuevos caminos para el desarrollo de mejores tecnologías de energía solar. Ajustar y aplicar efectos cuánticos en compuestos sintéticos para captar y procesar luz no sólo es posible, sino también más fácil de lo que se creía, a juzgar por las conclusiones a las que ha llegado este equipo de la Universidad de Chicago en Estados Unidos.

Los investigadores han diseñado moléculas pequeñas para sostener coherencias cuánticas de larga duración. Estas coherencias son los comportamientos observables macroscópicamente de superposiciones cuánticas. La superposición cuántica es el fenómeno que se produce cuando una partícula, como por ejemplo un electrón, ocupa más de un estado de forma simultánea.

Los efectos cuánticos generalmente son insignificantes en sistemas grandes, calientes y desordenados. Sin embargo, los recientes experimentos de espectroscopia ultrarrápida realizados en el laboratorio de Greg Engel, profesor de química en la citada universidad, han mostrado que las superposiciones cuánticas pueden intervenir en la eficiencia cuántica casi perfecta de la recolección fotosintética de la luz, incluso a temperatura ambiente.

Las antenas fotosintéticas (proteínas que organizan clorofilas y otras moléculas que absorben la luz en plantas y bacterias) sostienen superposiciones que sobreviven durante tiempos anormalmente largos. Muchos investigadores han propuesto que los organismos con capacidad de fotosíntesis han desarrollado, a lo largo de su evolución, un modo de proteger estas superposiciones. El resultado: Una mayor eficiencia al transferir la energía de la luz solar absorbida hacia las partes de la célula que convierten la energía solar en energía química.

Los nuevos resultados demuestran que es posible elaborar compuestos artificiales con esta misma capacidad cuántica a temperatura ambiente. Las moléculas preparadas por el equipo de Dugan Hayes han sido capaces de recrear las importantes propiedades de las moléculas de clorofila en sistemas fotosintéticos que sostienen las citadas coherencias cuánticas de larga duración.

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