Molécula que guarda quatro cargas impulsiona fotossíntese artificial

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/09/2025

Assim como na fotossíntese natural, a nova substância armazena temporariamente duas cargas positivas e duas negativas.
[Imagem: Deyanira Geisnæs Schaad]

Quatro cargas por molécula

O campo da fotossíntese artificial trabalha para desenvolver processos sintéticos que possam imitar o método da natureza de converter luz solar em energia, para produzir compostos químicos úteis ou combustíveis, como o chamado hidrogênio solar.

Um impulso fundamental para viabilizar esse conceito acaba de ser dado por Mathis Brandlin e colegas da Universidade da Basileia, na Suíça.

A inovação consiste em uma molécula especial que, quando recebe a luz, consegue armazenar quatro cargas elétricas simultaneamente - duas positivas e duas negativas. O armazenamento intermediário de múltiplas cargas é um pré-requisito importante para converter a luz solar em energia química: As cargas podem ser usadas para impulsionar reações, como dividir a água em hidrogênio e oxigênio, por exemplo.

A molécula é composta por cinco partes interligadas em série, cada uma com uma função específica. De um lado, duas partes liberam elétrons e, no processo, ficam carregadas positivamente. Do outro lado, duas partes captam os elétrons, o que as torna carregadas negativamente. No meio, os químicos colocaram um componente que captura a luz solar e inicia a reação (transferência de elétrons).

Esquema da acumulação de quatro cargas elétricas.
[Imagem: Mathis Brändlin et al. - 10.1038/s41557-025-01912-x]

Uso de luz natural

Para gerar as quatro cargas, os pesquisadores adotaram uma abordagem gradual, utilizando dois flashes de luz.

O primeiro flash atinge a molécula e desencadeia uma reação na qual uma carga positiva e uma negativa são geradas. Essas cargas viajam para as extremidades opostas da molécula. Com o segundo flash de luz, a mesma reação ocorre novamente, de modo que a molécula passa a conter duas cargas positivas e duas negativas.

"Essa excitação gradual possibilita o uso de luz significativamente mais fraca. Como resultado, já estamos nos aproximando da intensidade da luz solar," explicou Brandlin - pesquisas similares anteriores exigiam luz laser extremamente potente, o que está longe da proposta da fotossíntese artificial. "Além disso, as cargas na molécula permanecem estáveis por tempo suficiente para serem usadas em outras reações químicas," completou o pesquisador.

O próximo passo é usar a substância para criar um sistema de fotossíntese artificial integrado. Isso ajudará a compreender completamente as transferências de elétrons, que são essenciais para a fotossíntese artificial. "Esperamos que isso nos ajude a contribuir para novas perspectivas para um futuro energético sustentável," disse o professor Oliver Wenger.

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