La pubblicazione dell’articolo “Coherence in carotenoid-to-chlorophyll energy transfer” su «Nature Communications» di Elisabetta Collini del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova dimostra sperimentalmente per la prima volta come le leggi probabilistiche della meccanica quantistica siano quelle che regolano il trasferimento dell’energia e abbiano rilevanza nelle funzioni biologiche.

Tecnica spettroscopica

Utilizzando una tecnica spettroscopica avanzata in grado di fornire i primi dati sperimentali diretti sulla presenza di tali effetti quantistici, grazie al photon echo bidimensionale appositamente realizzato nei laboratori del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova, il team di ricerca ha studiato i trasferimenti di energia all’interno del “complesso antenna PCP” (peridin-chlorophyll-protein noto per il suo alto contenuto di carotenoidi), responsabile dell’assorbimento di luce in alghe microscopiche (dinoflagellati).

Antenne biologiche

Oltre alla comprensione di come avviene il trasferimento di energia nelle “antenne biologiche”, la ricerca ha enormiimplicazioni per lo sfruttamento di queste coerenze quantistiche. Ad esempio si potrebbe controllare la trasmissione di energia da un punto a un altro di un sistema, sintetizzare sistemi in cui il trasferimento avvenga in modo coerente ingegnerizzando distanze, orientazioni e proprietà ottiche del materiale in modo che imitino quelle della PCP. In sostanza si potrebbe creare un sistema dove il trasferimento di energia avvenga in modo più veloce e controllato anche nei materiali artificiali. Il lavoro pubblicato su «Nature Communications» ha confermato come la Natura sfrutti la coerenza quantistica per aumentare l’efficienza delle sue funzioni biologiche. Ora la sfida, suggerita dalla ricerca, sta nel capire se sia possibile utilizzare tale coerenza come nuovo criterio per il design di materiali innovativi per l’energetica.