Une recherche révolutionnaire rend possible la réalisation de la photosynthèse synthétique. La percée des chercheurs se base sur deux supramolécules qui agissent comme catalyseurs du processus chimique.

La photosynthèse est l’un des phénomènes les plus efficaces de la nature : en plus de générer une grande partie de l’oxygène que nous respirons, ce processus naturel fournit aux plantes l’alimentation et l’énergie dont elles ont besoin pour survivre. Ce processus utilise la lumière visible (qui est abondante) pour fournir aux plantes le « carburant » dont elles ont besoin. Les chercheurs ont travaillé sur des moyens de recréer artificiellement ce phénomène naturel dans les laboratoires, dans l’espoir de pouvoir également produire du carburant.

Une équipe de chimistes du Brookhaven National Laboratory et du Virginia Tech ont conçu deux supramolécules, chacune constituée d’un certain nombre d’ions métalliques de ruthénium (Ru) récoltant de la lumière, attachés à un seul centre catalytique d’ions métalliques de rhodium (Rh).

« En construisant des supramolécules constituées de multiples absorbeurs de lumière, qui peuvent fonctionner de manière indépendante, nous augmentons la probabilité d’utiliser chaque électron de manière productive », explique Gerald Manbeck, l’auteur principal de l’étude, publiée dans le Journal of the American Chemical Society.

supramolécules catalystes

Crédits : Journal of the American Chemical Society

Tandis que les deux supramolécules créées par les chercheurs peuvent agir comme catalyseurs, ces derniers ont décidé de déterminer laquelle des deux effectuait le meilleur travail : ils ont constaté que la supramolécule qui possédait six ions de Ru pouvait produire environ 280 molécules d’hydrogène pour chaque catalyseur, sur une période de 10 heures, tandis que celle qui possédait seulement trois ions de Ru, pouvait produire 40 molécules d’hydrogène en 4 heures, avant de cesser de fonctionner.

« Pour favoriser la catalyse, le catalyseur Rh doit être assez faible en énergie pour accepter les électrons des absorbeurs de lumière Ru lorsque ces derniers sont exposés à la lumière », explique le co-auteur de l’étude, Etsuko Fujita. En d’autres termes, cela signifie que la supramolécule possédant une légère déficience en électrons devient plus réceptive aux électrons, nécessaires à la photosynthèse synthétique.

Le résultat de cette étude représente une étape importante dans la réalisation des objectifs de nombreux chercheurs qui visent à utiliser la photosynthèse dans le but de créer un combustible propre. Et ce qui est fantastique à propos de la photosynthèse synthétique, c’est qu’elle pourrait également être utilisée pour éliminer les polluants dans l’air, car le dioxyde de carbone est un élément nécessaire dans le processus. Deux objectifs sont donc atteints pour le prix d’un : nettoyer l’air et offrir une énergie plus propre.

Sources : Journal of the American Chemical Society, Brookhaven National Laboratory

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