Les meilleures réponses aux questions scientifiques se trouvent souvent dans la nature.
Une équipe de scientifiques de l’Université d’État de Floride et de l’Université de Caroline du Sud a trouvé un moyen d’imiter la photosynthèse, en convertissant l’énergie lumineuse en carburant chimique en laboratoire. Leur étude est publiée dans le Journal de l’American Chemical Society.
« L’un des Saint Graal de la recherche sur les énergies alternatives est d’utiliser la lumière du soleil pour créer des liaisons chimiques qui peuvent ensuite être utilisées comme carburant », a déclaré Ken Hanson, professeur associé de chimie à la FSU. « Mais créer des liaisons à haute énergie est un travail difficile et difficile à faire avec un paquet d’énergie lumineuse ou un photon. »
Hanson et Aaron Vannucci, professeur agrégé de chimie à l’Université de Caroline du Sud, ont travaillé ensemble en tant qu’associés postdoctoraux il y a dix ans et souhaitaient depuis longtemps poursuivre l’idée d’utiliser des molécules simples pour imiter la photosynthèse.
Pour cette étude, les chercheurs ont combiné deux molécules, un catalyseur photorédox (c’est-à-dire un catalyseur qui déplace les électrons avec la lumière) et le naphtol, un composé organique fluorescent. Ils ont ensuite exposé les molécules à la lumière. Chaque molécule a absorbé un photon et a ensuite travaillé ensemble pour générer de l’hydrogène, imitant un processus appelé schéma Z dans la photosynthèse naturelle.
« Cette idée générale est poursuivie dans les laboratoires de recherche du monde entier », a déclaré Vannucci. « Ce qui rend notre système unique, c’est la molécule que nous utilisons pour la réaction de formation de liaisons. Remarquablement, bien qu’il s’agisse d’une molécule simple et abondante, le naphtol absorbe la lumière, accepte les électrons et agit comme catalyseur pour la production d’hydrogène. »
Alors que l’efficacité du système actuel est plutôt modeste à 5%, l’équipe travaille maintenant à comprendre les détails de la façon dont le naphtol génère de l’hydrogène sans avoir besoin de catalyseurs coûteux comme le platine. Ils utiliseront ces informations pour améliorer l’efficacité de la conversion d’énergie et étendre son utilité à d’autres réactions.
Plus d’information:
Pooja J. Ayare et al, Molecular Z-Scheme for Solar Fuel Production via Dual Photocatalytic Cycles, Journal de l’American Chemical Society (2022). DOI : 10.1021/jacs.2c08462