Una película de jabón con lados químicamente distintos representa el último avance en la investigación dirigida por el químico Sylvestre Bonnet. Esta película de jabón única, junto con un dispositivo innovador capaz de producir continuamente nuevas películas de jabón, forma una pieza crucial en el rompecabezas para el desarrollo de la fotosíntesis artificial. El estudio se publica en Physical Review Letters .
Las plantas poseen una capacidad única:les proporcionan suficiente oxígeno y agua y, con la ayuda de la luz solar, convierten estos ingredientes en oxígeno y azúcar, su fuente de energía. Los investigadores están explorando formas de imitar este proceso, con el objetivo de producir combustible sostenible en lugar de azúcar utilizando moléculas sensibles a la luz.
Esto podría lograrse de varias maneras. Sin embargo, en el proyecto SoFia, finalizado en el verano de 2023, Bonnet y sus colegas se centraron en las telenovelas.
"Aquí imitamos la membrana y las moléculas fotosensibles que utiliza una planta para la fotosíntesis", explica. "El jabón es un material barato y requiere poca energía para crear las películas de jabón."
El objetivo final es producir monóxido de carbono (CO). Bonnet afirma:"Un ingrediente crucial para el gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono y gas hidrógeno, esta mezcla de gases puede luego convertirse nuevamente en combustible líquido, adecuado para vehículos".
El equipo desarrolló una máquina que añade moléculas sensibles a la luz al jabón y luego produce un flujo continuo de pompas de jabón uniformes. Bajo la influencia de la luz y en las condiciones adecuadas, la fotosíntesis puede llegar a producirse en las películas de jabón de estas burbujas. Si tiene éxito, los productos finales de la reacción fotoquímica se separan automáticamente en la parte inferior del dispositivo.
Sin embargo, había un problema:la fotosíntesis requiere una película de jabón químicamente diferente en ambos lados. "Ese es un aspecto fundamental en la naturaleza", explica Bonnet. "Cuando se convierte energía en otra forma de energía, se requiere asimetría. La membrana celular de una planta también es asimétrica, al igual que nuestra piel. A mayor escala, podemos pensar en un motor, donde la energía química se convierte en movimiento. Un motor siempre funciona en una dirección."
Naturalmente, los lados de una película de jabón son químicamente idénticos. Los investigadores tuvieron que encontrar una manera de alterar la química sin romper la frágil película de jabón o, en otras palabras, sin hacer que las burbujas estallaran.
Bonnet explica:"Tuvimos que aplicar diferentes moléculas en ambos lados, pero fue todo un desafío. Cuando lo intentamos con una pipeta, las burbujas estallaron. Al final, utilizamos un spray especial hecho por el colega Cees van Rijn de la Universidad de Ámsterdam, pudimos aplicar delicadamente nuestras moléculas sensibles a la luz a la película de jabón. La espectrometría confirmó que los dos lados de la película de jabón resultante son realmente diferentes."
Ahora existe una máquina que produce automáticamente películas de jabón y una técnica para preparar químicamente estas películas para la fotosíntesis. "También hemos experimentado con la producción de hidrógeno brillando con luz azul sobre espuma fotocatalítica", añade Bonnet.
"Ahora necesitamos combinar estos tres pasos. El objetivo final:una máquina que cree películas de jabón asimétricas. Que, cuando la iluminas, entrega combustible por un lado y oxígeno por el otro. Esto es bastante revolucionario y ambicioso. Sin embargo, ya tenemos varias piezas cruciales del rompecabezas y estamos en el camino correcto."
Más información: Nidhi Kaul et al, Realización de arquitecturas que rompen la simetría en películas de jabón, Cartas de revisión física (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.028201
Información de la revista: Cartas de revisión física
Proporcionado por la Universidad de Leiden
