SCIENZA E RICERCA

Le foglie sono i veri sistemi intelligenti

Comprendere la fotosintesi nelle piante, per riuscire un giorno a produrre materiali e pannelli sempre più efficaci e ‘intelligenti’ dal punto di vista energetico: è questo l’obiettivo delle ricerche di Elisabetta Collini, giovane ricercatrice e docente del dipartimento di Scienze chimiche dell’università di Padova, che nel 2012 con il progetto QUENTRHEL ha vinto un finanziamento di un milione e mezzo di euro nell’ambito del programma europeo ERC-Starting Grants.

Un riconoscimento per il quale la scienziata padovana ha dovuto farsi largo in un’agguerrita concorrenza internazionale, a cui successivamente ne sono seguiti molti altri: dal premio “G. Borgia” per la chimica dell’Accademia dei Lincei alla medaglia d’oro allo European Young Chemist Award 2012. Del resto, pur essendo ampiamente sotto i 40, le ricerche a cui ha collaborato, pubblicate anche su Science e su Nature, hanno centinaia di citazioni negli studi scientifici internazionali.

Da ultimo negli giorni scorsi Elisabetta Collini ha anche ricevuto la notizia di essere stata chiamata a rappresentare il Veneto, per quanto riguarda la scienza e la tecnologia, nella Casa dell’Identità italiana: la mostra che si terrà a Milano durante il semestre dell’Expo. Un riconoscimento forse non prestigioso dal punto di vista scientifico, ma che comunque ha fatto piacere alla giovane docente: “Quando l’ho saputo sono rimasta stupita, perché in Veneto ci sono tanti bravi ricercatori e il mio rappresenta un ambito di nicchia. Forse qualcuno pensa che la ricerca di base, anche se non ha un ritorno economico immediato, sia ancora importante come la cultura e lo scambio delle idee, e questo in Italia spesso non è così scontato”. 

Una linea di ricerca di avanguardia quella di Elisabetta Collini, che coniuga la biologia con la fisica quantistica: “La fotosintesi clorofilliana delle piante è sicuramente il più grande processo di conversione di energia sulla Terra, che cattura la luce solare e la trasforma in zuccheri. Un fenomeno che ha sempre affascinato gli studiosi e che costituisce anche una fonte di ispirazione coprire nuovi modi per produrre energia in modo pulito”. Un processo che non avviene seguendo le leggi cinetiche della fisica classica bensì attraverso meccanismi di tipo quantistico, secondo una scoperta a cui proprio Collini ha dato un contributo importante fin da quando, dopo la laurea e il dottorato in chimica all’Università di Padova, ha lavorato per un periodo nel gruppo del professor Gregory Scholes della University of Toronto. “È stata una scoperta davvero sorprendente – racconta oggi – di solito i fenomeni quantomeccanici sono associati a condizioni ambientali estreme, sia di temperatura che di pressione. Con i nostri studi invece abbiamo dimostrato che si svolgono anche a temperatura ambiente e in più sono essenziali per la vita”.

In particolare la scienziata padovana si occupa dello studio della prima parte del processo fotosintetico, generalmente nota come light-harvesting, che consiste nell’assorbimento di luce solare e nel successivo trasferimento ai centri di reazione. Un processo naturale che ai nostri occhi ha ancora numerosi enigmi da svelare, ma la cui comprensione potrà in futuro aprire la strada per nuove applicazioni tecnologiche, ad esempio nei campi della fotovoltaica, delle celle a combustibile e dei sensori. “L’idea è di imparare dalla natura per produrre sistemi sempre più efficienti e intelligenti”, conferma la studiosa. Quanto siamo ancora indietro rispetto alle piante? “Ancora molto: mentre una foglia cattura e riesce a ‘trasferire’ praticamente tutta l’energia solare che riceve, tra l’altro con un processo estremamente raffinato e intelligente, i pannelli in silicio sono attualmente intorno al 40-50% di efficienza. Per ora”.

Al progetto QUENTRHEL per il momento lavorano, oltre a Elisabetta Collini, altre 5-6 persone tra laureandi, dottorandi e studenti con borsa post-doc, e dovrebbe concludersi nel 2015. Con i fondi europei è stato anche allestito ex novo un innovativo laboratorio che utilizza uno spettroscopio elettronico bidimensionale: un’attrezzatura rara e costosa che, avvalendosi di luce laser impulsata, è in grado di seguire in tempo reale il flusso di energia  con una risoluzione temporale dell’ordine dei femtosecondi (milionesimi di miliardesimo di secondo). Apparentemente un bel salto per chi a scuola traduceva Erodoto e Catullo: “È vero, ho fatto il liceo classico e all’inizio volevo diventare un avvocato. Poi però un bravo professore alle superiori mi ha fatto conoscere il metodo scientifico, e poi l’ordine e la sistematicità delle leggi naturali. E così sono rimasta affascinata dalle scienze”. 

Daniele Mont D’Arpizio

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