10 aprile 2011

Vespe fotovoltaiche? Le ricerche proseguono

vespa orientalis Calabroni a energia solare, scriveva pochi mesi fa Federica Sgorbissa, riportando la scoperta di un gruppo di ricercatori dell’Università di Tel Aviv pubblicata su Naturwissenschaften: Solar energy harvesting in the epicuticle of the oriental hornet (Vespa orientalis). I ricercatori israeliani hanno trovato un pigmento che trasforma la luce in energia elettrica, la xantopterina, che si trova sulla testa e sull'addome sotto forma di strisce gialle.
Lo studio mostra che le parti gialle dell'addome sono formate da picchi alti 50 nanometri, intrecciate tra loro, e piccole valli interne. Queste strutture sarebbero responsabili della cattura della luce. La parte marrone è formata invece da scanalature alte 160 nanometri che avrebbero il compito di convogliare la luce verso le parti gialle. Poi la luce viene indirizzata verso il pigmento responsabile dell'estrazione dell'energia dalla luce solare: la xantopterina.
I ricercatori hanno costruito un minuscolo pannello solare basato sul medesimo principio ottenendo una debole corrente elettrica. Attendiamo gli sviluppi di questa scoperta.

Volts and Vespa: Buzzing about Photoelectric Wasps (John Rennie, Plos Blog, December 7, 2010)

Fotosintesi alternative: la Vespa orientale e la xantopterina (Il chimico impertinente, 6 gennaio 2011).

Naturwissenschaften, October 2010.
Title: Solar energy harvesting in the epicuticle of the oriental hornet (Vespa orientalis).
Authors: Marian Plotkin, Idan Hod, Arie Zaban, Stuart A. Boden, Darren M. Bagnall, Dmitry Galushko and David J. Bergman.
Abstract: The Oriental hornet worker correlates its digging activity with solar insolation. Solar radiation passes through the epicuticle, which exhibits a grating-like structure, and continues to pass through layers of the exo-endocuticle until it is absorbed by the pigment melanin in the brown-colored cuticle or xanthopterin in the yellow-colored cuticle. The correlation between digging activity and the ability of the cuticle to absorb part of the solar radiation implies that the Oriental hornet may harvest parts of the solar radiation. In this study, we explore this intriguing possibility by analyzing the biophysical properties of the cuticle. We use rigorous coupled wave analysis simulations to show that the cuticle surfaces are structured to reduced reflectance and act as diffraction gratings to trap light and increase the amount absorbed in the cuticle. A dye-sensitized solar cell (DSSC) was constructed in order to show the ability of xanthopterin to serve as a light-harvesting molecule.

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