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L’équipe a commencé avec un type de matériau appelé cadre organométallique ou MOF, une classe de composés constitués d’ions métalliques maintenus ensemble par des molécules de liaison organiques. Ensuite, ils ont conçu le
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>MOF[{“attribute=””>MOFs en une seule couche, afin de fournir la surface maximale pour les réactions chimiques, et a tout immergé dans une solution qui comprenait un composé de cobalt pour transporter les électrons. Enfin, ils ont ajouté des acides aminés aux MOF et ont expérimenté pour déterminer lequel fonctionnait le mieux.
“Le plus grand défi que beaucoup de gens ne réalisent pas est que même la nature n’a pas de solution pour la quantité d’énergie que nous utilisons.”
— Professeur Wenbin Lin
Ils ont pu apporter des améliorations aux deux moitiés de la réaction : le processus qui sépare l’eau et celui qui ajoute des électrons et des protons au dioxyde de carbone. Dans les deux cas, les acides aminés ont aidé la réaction à se dérouler plus efficacement.
Cependant, même avec des performances considérablement améliorées, la photosynthèse artificielle a encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir produire suffisamment de carburant pour être pertinente pour une utilisation généralisée. “Là où nous en sommes actuellement, il faudrait augmenter de plusieurs ordres de grandeur pour produire une quantité suffisante de méthane pour notre consommation”, a déclaré Lin.
La percée pourrait également être largement appliquée à d’autres réactions chimiques; il faut produire beaucoup de carburant pour que cela ait un impact, mais des quantités beaucoup plus petites de certaines molécules, telles que les matières premières pour fabriquer des médicaments pharmaceutiques et des nylons, entre autres, pourraient être très utiles.
“Beaucoup de ces processus fondamentaux sont les mêmes”, a déclaré Lin. “Si vous développez de bonnes chimies, elles peuvent être connectées à de nombreux systèmes.”
Les scientifiques ont utilisé les ressources de l’Advanced Photon Source, un synchrotron situé au Laboratoire national d’Argonne du Département américain de l’énergie, pour caractériser les matériaux.
Les co-premiers auteurs de l’article étaient Guangxu Lan (PhD’20, maintenant à l’Université de Pékin), l’étudiante diplômée Yingjie Fan et Wenjie Shi (étudiante invitée, maintenant à l’Université de technologie de Tianjin. Les autres auteurs de l’article étaient Eric You (BS’20, maintenant étudiant diplômé à
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribut=””>MIT[{“attribute=””>MIT) et Samuel Veroneau (BS’20, actuellement doctorant à l’Université de Harvard).
Référence : “Sites actifs biomimétiques sur des cadres métal-organiques monocouches pour la photosynthèse artificielle” par Guangxu Lan, Yingjie Fan, Wenjie Shi, Eric You, Samuel S. Veroneau et Wenbin Lin, 10 novembre 2022, Catalyse naturelle.
DOI : 10.1038/s41929-022-00865-5
Financement : Université de Chicago, National Science Foundation, China Scholarship Council