Nueva estrategia de diseño para la hoja artificial

combustible de hidrógeno podemos reducir los efectos nocivos de los gases de efecto invernadero. Actualmente muchos laboratorios de investigación se dedican a duplicar el fenómeno de la fotosíntesis para producir combustible de hidrógeno. Lo que fascina a los científicos es la división del agua en hidrógeno y oxígeno mediante el uso de energía solar . Una gran mayoría de científicos de todo el mundo creen que podemos deshacernos de nuestra dependencia de los combustibles fósiles dividiendo el agua en sus componentes. Incluso algunas compañías de automóviles, como Toyota, están promoviendo los automóviles alimentados con hidrógeno. Pero hasta ahora el uso del hidrógeno como combustible no es rentable. Por eso seguimos esperando que llegue la «economía del hidrógeno».

>Los científicos están tratando de desarrollar un diseño que sería una hoja artificial, pero su función sería casi similar a la de una hoja natural. Como una hoja real, la hoja diseñada por el laboratorio también utiliza energía solar y agua para producir hidrógeno. En biología este proceso realizado por las hojas verdes se conoce como fotosíntesis. Su metodología se inspiraría en la química y la biología de las hojas naturales.

El proyecto mencionado anteriormente se está llevando a cabo en el Laboratorio Estatal de Materiales Compuestos Matriciales de la Universidad Jiaotong de Shanghai, Shanghai, China. El Dr. Tongxiang Fan afirma: «Este concepto puede proporcionar un nuevo panorama para el diseño de sistemas artificiales fotosintéticos basados en paradigmas biológicos y construir un prototipo funcional para explotar recursos energéticos sostenibles». Sus otros miembros del equipo son Di Zhang, Ph.D. y Han Zhou, también Ph.D. Se están preparando para asistir a la 239ª Reunión Nacional de la American Chemical Society (ACS) en San Francisco. Es uno de los encuentros científicos más prestigiosos y grandes de 2010. En esta reunión se presentarán más de 12.000 informes científicos.

Fan y sus compañeros de trabajo decidieron duplicar el diseño natural y el desarrollo de un plano para estructuras similares a hojas artificiales. Ellos bautizaron su creación como la «Hoja Inorgánica Artificial» (AIL). También utilizaron dióxido de titanio (TiO2), como fotocatalizador para la producción de hidrógeno.

Los investigadores utilizaron la planta nativa de China, conocida como Anemone vitifolia, para sus experimentos. Se infiltraron en las hojas de Anemone vitifolia con dióxido de titanio en un proceso de dos pasos. Dependían de técnicas espectroscópicas avanzadas para confirmar las características estructurales exactas de la hoja. Estas características estructurales ayudan a atrapar la energía de la luz del sol. Replicaron las mismas características en la nueva estructura de TiO2. Se ha comprobado que los AIL son ocho veces más activos para la producción de hidrógeno que el TiO2. Pero es verdad sólo cuando AIL no ha sido «biotemplado» de esa manera. Otro punto a favor de los AIL es que su actividad es tres veces mayor que la de los fotocatalizadores comerciales. Los investigadores también insertaron las nanopartículas de platino. Es un hecho conocido que el platino junto con el nitrógeno aumenta las hojas artificiales por un factor adicional de diez.

Fan también articuló el hecho de que la producción de hojas inorgánicas artificiales de su equipo y su trabajo espectroscópico son mejores que los existentes. Según Fan, la actividad de los AILs es significativamente mayor que la de los preparados con rutas clásicas. Fan atribuye los mejores resultados a las estructuras jerárquicas derivadas de las hojas naturales:

«Nuestros resultados pueden representar un importante primer paso hacia el diseño de nuevos sistemas artificiales de transducción de energía solar basados en paradigmas naturales, particularmente basados en la exploración e imitación del diseño estructural. La naturaleza aún tiene mucho que enseñarnos, y el ingenio humano puede modificar los principios de los sistemas naturales para mejorar su utilidad».

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