El agua en un vaso parece simple, pero para romperla en oxígeno e hidrógeno con luz solar no basta con transferir electrones: además, deben 'ponerse de acuerdo' sobre la dirección de su giro. La molécula de oxígeno nace con dos electrones desapareados que giran en el mismo sentido. Esta regla cuántica ha frustrado a los ingenieros durante mucho tiempo, hasta que un equipo de investigadores encontró la solución observando a la propia naturaleza.

Construyeron un sándwich de varias capas sobre vidrio: primero una capa de dióxido de titanio (el mismo de la pintura blanca), sobre ella, nanoislas de oro que parecen un puñado de espejitos. Arriba, este sándwich se sazonó con moléculas especiales de cisteína, las mismas que se encuentran en las proteínas de nuestro cuerpo. El truco es que la cisteína existe en forma izquierda y derecha, como los guantes. Y solo la forma izquierda hizo que la luz funcionara un 130% más eficientemente.

¿Por qué funcionó mejor la molécula izquierda? Todo se reduce al espín del electrón. Al atravesar la capa quiral, los electrones se clasifican según la dirección de su giro, como tornillos que solo entran en una rosca. Este fenómeno se conoce como efecto de selección de espín. Como resultado, al catalizador llegan electrones con el espín correcto y el oxígeno se libera con más facilidad. Los investigadores lo comprobaron directamente: una diminuta sonda escaneaba la superficie del ánodo y medía las burbujas de oxígeno justo durante la iluminación. La diferencia entre la cisteína izquierda y la derecha era visible a simple vista, tanto en la corriente como en la cantidad de burbujas.

Así, la naturaleza sugirió cómo sortear la prohibición cuántica. Las moléculas quirales, que normalmente se usan para sintetizar nanopartículas, resultaron ser también controladoras del tráfico de espines electrónicos. Ahora tenemos una plataforma donde los electrones calientes de las antenas plasmónicas se dirigen directamente al cauce adecuado: justo hacia el catalizador de oxígeno. Es un paso hacia la hoja artificial que pueda dividir el agua con la misma destreza que las plantas verdes, pero con materiales inorgánicos.