Elettroni e protoni danzano in coppia al ritmo della fotosintesi clorofilliana

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1 Roma, 3 giugno 2014 COMUNICATO STAMPA Elettroni e protoni danzano in coppia al ritmo della fotosintesi clorofilliana Una ricerca coordinata dalla Sapienza ha descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l energia necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una corrente di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l ATP. Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, lʹesatto meccanismo di tale processo è tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno è arrivato da un team di ricercatori italiani, il cui studio è stato pubblicato di recente sulla prestigiosa rivista statunitense PNAS. Il gruppo, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo (ERC) MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Sapienza Università di Roma CF PI Capo Ufficio Stampa: Alessandra Bomben Addetti Stampa: Christian Benenati - Marino Midena - Barbara Sabatini - Stefania Sepulcri Addetto Comunicazione: Danny Cinalli Piazzale Aldo Moro 5, Roma T (+39) F (+39) comunicazione@uniroma1.it stampa@uniroma1.it

2 Pag 2 Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. La scoperta afferma Leonardo Guidoni aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si è evoluta per catturare ed accumulare l energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale è anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio. I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia, che si terrà all University College di Londra dal 4 al 6 giugno. Focus Progetto Europeo MultiscaleChemBio Nellʹambito del programma ʺIDEASʺ del Consiglio Europeo delle Ricerche (ERC) il progetto quinquennale MultiscaleChemBio è stato finanziato per il quinquennio Il progetto del quale è responsabile Leonardo Guidoni, riguarda lo sviluppo di metodi multiscala per la chimica computazionale e la loro applicazione allo studio di sistemi di interesse biofisico, chimico e biochimico. Utilizzando metodi di Meccanica Quantistica e l utilizzo di supercalcolatori, sono studiate le complesse proteine che sono coinvolte nella fotosintesi delle piante. Le stesse tecniche computazionali sono anche applicate per studiare il funzionamento di materiali inorganici per la fotosintesi artificiale: le cosiddette foglie artificiali. Il progetto ha come istituzione ospitante la Sapienza Università di Roma e come istituzione partner L Università degli Studi de L Aquila. Info Leonardo Guidoni Responsabile scientifico del progetto ERC leonardo.guidoni@uniroma1.it

3 foglia artificiale Simulato al computer 'comportamento' di una foglia Risultato apre via a future energie rinnovabili (ANSA) - ROMA, 5 GIU - Il 'comportamento' di una foglia è stato simulato al computer, ricostruendo per la prima volta il modo in cui elettroni e protoni si muovono in coppia nella fotosintesi clorofilliana. Il risultato, ottenuto nell'università Sapienza di Roma, apre la strada allo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. E' stato pubblicato sulla rivista dell'accademia delle Scienze degli Stati Uniti (Pnas) e viene presentato in questi giorni a Londra, in un convegno all'university College, dal coordinatore della ricerca, Leonardo Guidoni. "La scoperta aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la natura si è evoluta per catturare ed accumulare l'energia del sole'', osserva il coordinatore della ricerca, Leonardo Guidoni. ''Capire come funziona la fotosintesi naturale - spiega - è anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili''. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Finora molti laboratori americani ed europei hanno cercare di riprodurre la fotosintesi, realizzando prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia dispositivi composti di materiali in grado di produrre idrogeno dall'acqua utilizzando la luce solare. Secondo Guidoni ''nei prossimi venti anni il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l'economia a idrogeno''. In questo caso, prosegue, ''il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio''. (ANSA). Pagina 1

4 Il segreto per produrre energia pulita in una foglia Articolo pubblicato il: 04/06/2014 Una scoperta che aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la natura si è evoluta per catturare e accumulare l energia del sole perché capire come funziona la fotosintesi naturale è di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. Così Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, a cui si deve un importante scoperta che potrebbe aprire nuovi scenari nella produzione di energia pulita. La ricerca coordinata dalla Sapienza ha infatti descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Uno studio che permetterà di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l energia necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall altra. Questo meccanismo

5 di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille e altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una corrente di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l Atp. Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l esatto meccanismo di tale processo è tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno è arrivato dal team di ricercatori italiani guidato da Leonardo Guidoni, il cui studio è stato pubblicato sulla rivista statunitense Pnas. Il gruppo ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. Ricalcando il processo fotosintetico presente in natura - spiega Guidoni - sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l economia a idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio. I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia, all University College di Londra da oggi al 6 giugno. Nell ambito del programma Ideas del Consiglio Europeo delle Ricerche (Erc) il progetto quinquennale MultiscaleChemBio è stato finanziato per il quinquennio Il progetto del quale è responsabile Leonardo Guidoni, riguarda lo sviluppo di metodi multiscala per la chimica computazionale e la loro applicazione allo studio di sistemi di interesse biofisico, chimico e biochimico. Utilizzando metodi di Meccanica Quantistica e l utilizzo di supercalcolatori, sono studiate le complesse proteine che sono coinvolte nella fotosintesi delle piante. Le stesse tecniche computazionali sono anche applicate per studiare il funzionamento di materiali inorganici per la fotosintesi artificiale: le cosiddette foglie artificiali. Il progetto ha come istituzione ospitante la Sapienza Università di Roma e come istituzione partner L Università degli Studi de L Aquila.

6 Ricerca: Sapienza, in fotosintesi clorofilla danza elettroni e protoni 04 Giugno :31 (ASCA) - Roma, 4 giu Elettroni e protoni che danzano in coppia al ritmo della fotosintesi clorofilliana. Una ricerca coordinata dall'universita' La Sapienza ha descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana, evidenziando proprio come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Lo studio che permettera' di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili, e' pubblicato sulla prestigiosa rivista PNAS. Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l'energia necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l'esatto meccanismo del processo e' tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno e' arrivato dal team di ricercatori italiani, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo (ERC) MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell'acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. ''La scoperta - afferma Leonardo Guidoni - aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si e' evoluta per catturare ed accumulare l'energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale e' anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall'acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l'economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziche' essere ricavato da fonti fossili come oggi, verra' prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio''. red-gbt

7 4/6/2014 Posta InfoSapienza SAPIENZA Università di Roma - Re: Energia pulita dalla foglia artificiale: uno studio italiano rivela come riprodurre in laboratorio l Ufficio Stampa <stampa@uniroma1.it> Re: Energia pulita dalla foglia artificiale: uno studio italiano rivela come riprodurre in laboratorio la fotosintesi naturale - FOTO E VIDEO ALLEGATI 1 messaggio r.antonini@dire.it <r.antonini@dire.it> 04 giugno :43 A: Ufficio stampa e comunicazione <stampa@uniroma1.it> ENERGIA. RICERCA SAPIENZA SVELA MECCANISMI FOTOSINTESI CLOROFILLA ELETTRONI E PROTONI SI MUOVONO MANIERA SEQUENZIALE E COORDINATA (DIRE) Roma, 4 giu. - Una ricerca coordinata dall'universita' La Sapienza di Roma ha descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Lo studio che permettera' di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili, e' pubblicato su Pnas (Proceedings of the national academy of sciences). Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l'energia necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell'acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall'altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una "corrente" di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l'atp. "Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l'esatto meccanismo di tale processo e' tuttora avvolto nel misterospiega una nota della Sapienza- un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno e' arrivato da un team di ricercatori italiani, il cui studio e' stato pubblicato di recente sulla prestigiosa rivista statunitense Pnas". (SEGUE) (Com/Ran/Dire) 13: NNNN ENERGIA. RICERCA SAPIENZA SVELA MECCANISMI FOTOSINTESI CLOROFILLA -2- (DIRE) Roma, 4 giu. - Il gruppo, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo (Erc) MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, "ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell'acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata". Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come "il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, piu' pesanti e di carica positiva" e "in alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di 1/2

8 4/6/2014 Posta InfoSapienza SAPIENZA Università di Roma - Re: Energia pulita dalla foglia artificiale: uno studio italiano rivela come riprodurre in laboratorio l coppia". Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, e' stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. "La scoperta- afferma Guidoni- aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si e' evoluta per catturare ed accumulare l'energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale e' anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall'acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l'economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziche' essere ricavato da fonti fossili come oggi, verra' prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio." I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Guidoni nel congresso sul 'Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia', che si terra' all'university College di Londra dal 4 al 6 giugno. (Com/Ran/Dire) 13: NNNN 2/2

9 Foglie artificiali: scoperta la danza di protoni ed elettroni La realizzazione della foglia artificiale sempre più vicina grazie alla scoperta di scienziati italiani Scritto da Redazione di Gaianews.it il Uno studio di ricercatori italiani pubblicato sulla rivista PNAS ha scoperto come si muovono elettroni e protoni durante la fotosintesi clorofilliana. La scoperta sarà utile per la realizzazione della cosiddetta foglia elettronica. Il sogno della foglia artificiale, un dispositivo in grado di produrre energia su modello delle foglie naturali, è stato definito il Sacro Graal dagli scienziati. Riuscire a riprodurre il meccanismo misterioso che consente alla piante di produrre energia significherebbe poter avere energia sostenibile ed economica anche nei paesi in via di sviluppo.

10 La ricerca, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo (ERC) MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, e condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, ha scoperto che elettroni e protoni danzano in coppia al ritmo della fotosintesi clorofilliana. Il contesto della scoperta è il meccanismo, ancora misterioso, della fotosintesi colorifilliana, più precisamente del Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie, si spiega in un comunicato. In questo processo necessario all elettrolisi, cioè la scissione dell acqua in ossigeno e idrogeno. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una corrente di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l ATP,si legge ancora nel comunicato che continua spiegando come la ricerca ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. La scoperta afferma Leonardo Guidoni- aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si è evoluta per catturare ed accumulare l energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale è anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology l anno scorso avevano dato notizia di aver prodotto la prima foglia artificiale sostenibile, ma da questo annuncio a produrre un prototipo commerciabile potrebbe passara ancora qualche decennio. Spiega infatti Guidoni che In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio. La ricerca è stata condotta utilizzando metodi di meccanica quantistica e supercalcolatori europei. Partner della ricerca è anche l Università degli Studi de L Aquila.

11 Energia pulita dalla foglia artificiale Una ricerca coordinata dalla Sapienza ha descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana. Lo studio permetterà di sviluppare nuove tecnologie nel settore delle rinnovabili Complesso proteico del Fotosistema 2 Fonte immagine: Leonardo Guidoni 4 GIU :10 Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l energia necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell acqua nelle sue componenti:ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una corrente di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l Atp. Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l'esatto meccanismo di tale processo è tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno è arrivato da un team di ricercatori italiani, il cui studio è stato pubblicato di recente sulla prestigiosa rivista statunitense Pnas. Il gruppo, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo (Erc)MultiscaleChemBio, coordinato dall'università La Sapienza di Roma, ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore

12 hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. La scoperta afferma Leonardo Guidoni aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si è evoluta per catturare ed accumulare l energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale è anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili". "In particolare - spiega Guidoni - ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall acqua utilizzando la luce solare". "Nel prossimo ventennio - conclude Guidoni - il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio". I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia, che si terrà all University College di Londra dal 4 al 6 giugno.

13 Dalle piante la salvezza dell umanità. Dalla fotosintesi il segreto per l'energia green Una ricerca coordinata da La Sapienza è riuscita per la prima volta a descrivere una sorta di "danza di coppia compiuta da elettroni e protoni". Simulazioni di meccanica quantistica apriranno la strada ad una rivoluzione quanto mai verde Mercoledì, 4 giugno :35:00 Il segreto per l'energia del futuro potrebbe essere sotto i nostri occhi, da sempre. E' nel processo della fotosintesi clorofiliana utilizzato da milioni di anni da piante e batteri per immagazzinare l'energia della luce solare. Una ricerca coordinata dall'università capitolina La Sapienza ha descritto alcuni dei passi fondamentali di questo processo basilare per la vita, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. "Una danza di coppia al ritmo della fotosintesi clorofilliana". Poprio partendo da questa caratteristica, lo studio pubblicato di recente sulla prestigiosa rivista statunitense PNAS, permetterà di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una corrente di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche. Il gruppo di studiosi, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo MultiscaleChemBio, e coordinato dalla Sapienza, ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. La scoperta afferma Leonardo Guidoni- aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si è evoluta per catturare ed accumulare l energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale è anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio. I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia, che si terrà all University College di Londra dal 4 al 6 giugno.

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15 mercoledì 4 giugno 2014, 13:37 di F.F. Una ricerca coordinata dall Universita Sapienza di Roma ha descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Lo studio che permettera di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili, e stato pubblicato sulla rivista Pnas. Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l energia necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una corrente di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l ATP. Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l esatto meccanismo di tale processo e tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno e arrivato da un team di ricercatori italiani. Il gruppo, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo (ERC) MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, piu pesanti e di carica

16 positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, e stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. La scoperta a ha affermato Guidoni- aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si e evoluta per catturare ed accumulare l energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale e anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziche essere ricavato da fonti fossili come oggi, verra prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio.

17 Il segreto per produrre energia pulita in una foglia 04 giugno 2014 Uno studio italiano rivela come riprodurre in laboratorio la fotosintesi naturale Roma Una scoperta che aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la natura si è evoluta per catturare e accumulare l energia del sole perché capire come funziona la fotosintesi naturale è di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. Così Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, a cui si deve un importante scoperta che potrebbe aprire nuovi scenari nella produzione di energia pulita. La ricerca coordinata dalla Sapienza ha infatti descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Uno studio che permetterà di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l energia

18 necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille e altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una corrente di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l Atp. Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l esatto meccanismo di tale processo è tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno è arrivato dal team di ricercatori italiani guidato da Leonardo Guidoni, il cui studio è stato pubblicato sulla rivista statunitense Pnas. Il gruppo ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. Ricalcando il processo fotosintetico presente in natura - spiega Guidoni - sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l economia a idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio. I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia, all University College di Londra da oggi al 6 giugno. Nell ambito del programma Ideas del Consiglio Europeo delle Ricerche (Erc) il progetto quinquennale MultiscaleChemBio è stato finanziato per il quinquennio Il progetto del quale è responsabile Leonardo Guidoni, riguarda lo sviluppo di metodi multiscala per la chimica computazionale e la loro applicazione allo studio di sistemi di interesse biofisico, chimico e biochimico. Utilizzando metodi di Meccanica Quantistica e l utilizzo di supercalcolatori, sono studiate le complesse proteine che sono coinvolte nella fotosintesi delle piante. Le stesse tecniche computazionali sono anche applicate per studiare il funzionamento di materiali inorganici per la fotosintesi artificiale: le cosiddette foglie artificiali. Il progetto ha come istituzione ospitante la Sapienza Università di Roma e come istituzione partner L Università degli Studi de L Aquila.

19 ELETTRONI E PROTONI DANZANO IN COPPIA AL RITMO DELLA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA Comunicatostampa-editor:M.C.G. Una ricerca coordinata dalla Sapienza ha descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Lo studio che permetterà di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili, è pubblicato su PNAS Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l energia necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una corrente di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l ATP. Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l esatto meccanismo di tale processo è tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno è arrivato da un team di ricercatori italiani, il cui studio è stato pubblicato di recente sulla prestigiosa rivista statunitense PNAS. Il gruppo, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo (ERC) MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi

20 istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. La scoperta afferma Leonardo Guidoni- aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si è evoluta per catturare ed accumulare l energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale è anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio. I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia, che si terrà all University College di Londra dal 4 al 6 giugno. Focus Progetto Europeo MultiscaleChemBio Nell ambito del programma "IDEAS" del Consiglio Europeo delle Ricerche (ERC) il progetto quinquennale MultiscaleChemBio è stato finanziato per il quinquennio Il progetto del quale è responsabile Leonardo Guidoni, riguarda lo sviluppo di metodi multiscala per la chimica computazionale e la loro applicazione allo studio di sistemi di interesse biofisico, chimico e biochimico. Utilizzando metodi di Meccanica Quantistica e l utilizzo di supercalcolatori, sono studiate le complesse proteine che sono coinvolte nella fotosintesi delle piante. Le stesse tecniche computazionali sono anche applicate per studiare il funzionamento di materiali inorganici per la fotosintesi artificiale: le cosiddette foglie artificiali. Il progetto ha come istituzione ospitante la Sapienza Università di Roma e come istituzione partner L Università degli Studi de L Aquila.

21 Una ricerca italiana Elettroni, protoni e la fotosintesi clorofilliana Una ricerca coordinata dalla Sapienza ha descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Lo studio che permetterà di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili, è pubblicato su «PNAS» Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l'energia necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell'acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall'altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una «corrente» di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l'atp. Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l'esatto meccanismo di tale processo è tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno è arrivato da un team di ricercatori italiani, il cui studio è stato pubblicato di recente sulla prestigiosa rivista statunitense «PNAS». Il gruppo, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo (Erc) MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell'acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. «La scoperta afferma Leonardo Guidoni - aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si è evoluta per catturare ed accumulare l'energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale è anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall'acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l'economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio».

22 I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul «Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia», che si terrà all'university College di Londra dal 4 al 6 giugno. (Fonte Università La Sapienza

23 Fotosintesi clorofilliana nella ricerca Università La Sapienza Università degli Studi di Roma La Sapienza Elettroni e Protoni danzano in coppia al ritmo della fotosintesi clorofilliana Una ricerca coordinata dalla Sapienza ha descritto alcuni dei passi fondamentali della fotosintesi clorofilliana, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Lo studio che permetterà di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili, è pubblicato su PNAS La ricerca Università La Sapienza: fotosintesi clorofilliana Da milioni di anni piante e batteri, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano la luce solare per immagazzinare l energia necessaria per svolgere le loro funzioni vitali. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una corrente di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche come l ATP. Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l esatto meccanismo di tale processo è tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno è arrivato da un team di ricercatori italiani, il cui studio è

24 stato pubblicato di recente sulla prestigiosa rivista statunitense PNAS. Il gruppo, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo (ERC) MultiscaleChemBio, coordinato dalla Sapienza, ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Lo studio sulla fotosintesi clorofilliana, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. La scoperta afferma Leonardo Guidoni aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si è evoluta per catturare ed accumulare l energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale è anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio. I risultati della ricerca scientifica sulla fotosintesi clorofilliana, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia, che si terrà all University College di Londra dal 4 al 6 giugno.