Les chercheurs ont développé avec succès une technologie de fabrication de nanocomposites fluorophores supramoléculaires utilisant des nanomatériaux et construit un système de production de biohydrogène organique solaire durable.
L’équipe de recherche a utilisé les bonnes propriétés d’adsorption sur nanosurface des polymères métal-polyphénol à base d’acide tannique pour contrôler l’auto-assemblage et les propriétés optiques des colorants fluorescents tout en identifiant également les mécanismes de photoexcitation et de transfert d’électrons. Sur la base de ces découvertes, il a mis en œuvre un système de production de biohydrogène basé sur l’énergie solaire utilisant des bactéries dotées d’enzymes hydrogénases.
Les conclusions sont publié dans la revue Angewandte Chemie International Edition. La recherche conjointe a été dirigée par le professeur Hyojung Cha du Département de l’hydrogène et des énergies renouvelables de l’Université nationale de Kyungpook et le professeur Chiyoung Park du Département des sciences et de l’ingénierie énergétiques de l’Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk.
Lors de la photosynthèse naturelle, la chlorophylle absorbe l’énergie lumineuse et transfère des électrons pour la convertir en énergie chimique. La photosynthèse artificielle, qui imite ce processus naturel de photosynthèse, utilise la lumière du soleil pour produire des ressources précieuses, telles que l’hydrogène, et a retenu l’attention en tant que solution énergétique durable.
L’équipe du professeur Park a développé un photocatalyseur supramoléculaire capable de transférer des électrons similaires à la chlorophylle dans la nature en modifiant la rhodamine, un colorant fluorescent existant, en une structure amphiphile. L’équipe a appliqué une technologie de nanorevêtement métal-polyphénol basée sur l’acide tannique pour améliorer les performances et la durabilité.
Par conséquent, ils ont démontré une performance de production d’environ 18,4 mmol d’hydrogène par heure et par gramme de catalyseur dans le spectre visible. Cette performance est 5,6 fois supérieure à celle observée dans des études précédentes utilisant le même phosphore.
L’équipe de recherche a combiné leur nouveau colorant supramoléculaire avec Shewanella oneidensis MR-1, une bactérie capable de transférer des électrons, pour créer un système bio-composite qui convertit l’acide ascorbique (vitamine C) en hydrogène grâce à la lumière du soleil. Le système a fonctionné de manière stable pendant une longue période et a démontré sa capacité à produire de l’hydrogène en continu.
Le professeur Park a déclaré : « Cette étude marque une réalisation importante qui révèle les mécanismes spécifiques des colorants organiques et de la photosynthèse artificielle. À l’avenir, j’aimerais mener des recherches de suivi sur de nouveaux systèmes basés sur la chimie supramoléculaire en combinant des micro-organismes fonctionnels et de nouveaux matériaux. « .
Plus d’informations :
Seok Hyeong Bu et al, Reconstruction supramoléculaire de photosensibilisateurs auto-assemblés pour une évolution améliorée de l’hydrogène photocatalytique, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI: 10.1002/anie.202416114