Harnessing Solar Light: Lessons from Photosynthesis for Bio-Inspired Solutions

Seppure i sistemi fotosintetici siano noti per la sorprendente efficienza con cui raccolgono e trasformano la luce solare, i meccanismi molecolari che regolano i processi fotoindotti in tali sistemi sono stati spiegati solo in parte. I lavori esposti in questa tesi hanno l’obiettivo di approfondire la conoscenza di eventi chiave nella funzione biologica di due interessanti casi di studio: il trasferimento di energia dai carotenoidi alle clorofille che avviene nelle proteine “antenna” delle alghe dinoflagellate e l’adattamento dell’apparato fotosintetico delle alghe alveolate alla luce rossa. Le ricerche sono state condotte principalmente tramite spettroscopia elettronica bidimensionale, una tecnica allo stato dell’arte che risulta particolarmente adatta allo studio di sistemi con molti cromofori, quali le proteine fotosintetiche. Le analisi effettuate hanno portato alla luce nuovi dettagli sui meccanismi di regolazione che permettono la sopravvivenza di questi sistemi anche a seguito di mutazioni puntuali o a condizioni ambientali variabili. La comprensione delle strategie alla base dell’efficienza e la robustezza dei meccanismi fotosintetici potrebbe fornire la chiave per il design di sistemi biomimetici che riescano a utilizzare l’energia luminosa con performance migliori rispetto a quelle dei sistemi artificiali attualmente disponibili. Alla luce di tale obiettivo a lungo termine, sono state effettuate delle indagini preliminari, tramite spettroscopia di assorbimento transiente, su sistemi artificiali e biomimetici progettati in modo da sfruttare in modo innovativo l’energia luminosa.