Il sole splende, a volte, a Boston – ma non così.

Quando la professoressa di chimica Grace Han visitò per la prima volta la California meridionale da Boston alcuni anni fa, notò la differenza. Come la sua pelle formicolasse con i primi segni di irritazione dopo poche ore all'aperto.

L'anno scorso, si è trasferita per un lavoro all'Università della California, Santa Barbara, e ha iniziato a indossare regolarmente un cappello a tesa larga, occhiali da sole e molta crema solare. Essendo una professoressa di chimica, aveva già fatto le sue ricerche.

"Stavo solo leggendo di fotochimica del DNA – per svago", ricorda.

È allora che ha capito che le molecole di DNA nella pelle delle persone danneggiate dalla scottatura potevano aiutarla. Quelle molecole cambiano forma quando vengono irradiate dal sole, flettendosi in una versione tesa della loro forma regolare.

Per decenni, gli scienziati hanno cercato molecole in grado di torcere la loro forma, immagazzinando energia nel processo, e poi essere indotte a tornare alla forma originale, rilasciando l'energia immagazzinata su richiesta.

Un po' come impostare e poi attivare una trappola per topi. È noto come accumulo di energia solare termica molecolare (Most) ed è un modo potenzialmente molto economico e senza emissioni di fornire calore. Questi sistemi Most potrebbero immagazzinare energia per molti mesi o addirittura anni.

I ricercatori avevano avuto in precedenza un successo limitato con la tecnologia, ma, grazie al sole californiano, Han sapeva cosa provare dopo.

È importante attivare il cambiamento di forma delle molecole che immagazzinano energia in modo fluido e ripetibile.

Fortunatamente, milioni di anni di evoluzione hanno perfezionato questo processo quando avviene nella nostra pelle – siamo tutti laboratori di chimica viventi, in un certo senso. Le molecole di DNA nella nostra pelle si sono evolute in modo da poter riparare la loro forma contorta dal sole con l'aiuto di un enzima chiamato fotoliasi.

E tali molecole, ha realizzato Han, erano candidate perfette per un sistema di accumulo di energia. "Sono molto, molto piccole", spiega. "E possono immagazzinare un'enorme quantità di energia per massa".

In un articolo pubblicato a febbraio, lei e i colleghi hanno descritto il sistema di accumulo di energia più promettente di questo tipo fino ad oggi, almeno in termini di densità energetica. Era abbastanza potente da far bollire rapidamente una piccola quantità d'acqua in un "bollitore molto piccolo" in una fiala, dice Han.

I suoi studenti, che hanno eseguito quella parte dello studio, si sono precipitati a dirle come è andata. "Quando ho visto il video e ho visto quanto velocemente l'intera soluzione stava bollendo, è stato davvero notevole", ricorda Han.

Sottolinea che le analisi al computer che prevedevano come la molecola si sarebbe comportata, fatte dal suo collaboratore Kendall Houk all'Università della California, Los Angeles, e dal suo team, sono state cruciali per il lavoro.

Un altro sperimentatore di Most, Kasper Moth-Poulsen, che guida gruppi di ricerca all'Università Politecnica di Barcellona in Spagna e in altre istituzioni, non è stato coinvolto nello studio ma è rimasto impressionato dai risultati.

"Penso che i nostri migliori sistemi fossero un megajoule [di energia per chilogrammo]. Loro avevano, credo, 1,6, che è davvero sorprendente", dice, riferendosi alla densità energetica raggiunta da Han e colleghi.

I 1,65 megajoule per chilogrammo registrati nel loro articolo di febbraio sono significativamente maggiori della densità energetica delle batterie agli ioni di litio, attualmente il tipo di batteria più popolare per telefoni e auto elettriche.

Il sistema Most ideato da Han e colleghi ha alcune limitazioni. Per prima cosa, la lunghezza d'onda della luce che fa cambiare forma alle molecole al centro del sistema è di 300 nanometri – una forma di "luce UV [ultravioletta] molto dura", dice John Griffin all'Università di Lancaster. "Questa arriva dal sole a noi ma solo in quantità molto piccole".

Inoltre, il grilletto usato per invertire la forma della molecola contorta al fine di rilasciare la sua energia era acido cloridrico – una sostanza altamente corrosiva che deve essere neutralizzata dopo l'uso. "Non la scelta più ideale", ammette Han.

Dice di essere fiduciosa che sarà possibile migliorare la reattività del sistema