Pour la première fois, des chercheurs ont réussi à créer une molécule de fer pouvant fonctionner à la fois comme photocatalyseur pour produire du carburant et dans des cellules solaires pour produire de l'électricité. Les résultats indiquent que la molécule de fer pourrait remplacer les métaux plus chers et plus rares utilisés aujourd'hui.

Certains photocatalyseurs et cellules solaires sont basés sur une technologie qui fait intervenir des molécules contenant des métaux, connus sous le nom de complexes métalliques. La tâche des complexes métalliques dans ce contexte est d'absorber les rayons solaires et d'utiliser leur énergie. Les métaux dans ces molécules posent un problème majeur, cependant, car ce sont des métaux rares et chers, tels que les métaux nobles ruthénium, osmium et iridium.

"Nos résultats montrent maintenant qu'en utilisant une conception moléculaire avancée, il est possible de remplacer les métaux rares par du fer, qui est commun dans la croûte terrestre et donc bon marché, " déclare le professeur de chimie Kenneth Wärnmark de l'université de Lund en Suède.

Avec des collègues, Kenneth Wärnmark a longtemps travaillé pour trouver des alternatives aux métaux coûteux. Les chercheurs se sont concentrés sur le fer qui, avec sa prévalence de six pour cent dans la croûte terrestre, est beaucoup plus facile à trouver. Les chercheurs ont produit leurs propres molécules à base de fer dont le potentiel d'utilisation dans des applications d'énergie solaire a été prouvé dans des études précédentes.

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs sont allés encore plus loin et ont développé une nouvelle molécule à base de fer capable de capturer et d'utiliser l'énergie de la lumière solaire pendant suffisamment longtemps pour qu'elle réagisse avec une autre molécule. La nouvelle molécule de fer a également la capacité de briller suffisamment longtemps pour permettre aux chercheurs de voir la lumière à base de fer à l'œil nu à température ambiante pour la première fois.

"Le bon résultat dépend du fait que nous avons optimisé la structure moléculaire autour de l'atome de fer, " explique son collègue Petter Persson de l'Université de Lund.

L'étude est maintenant publiée dans la revue Science . Selon les chercheurs, la molécule de fer en question pourrait être utilisée dans de nouveaux types de photocatalyseurs pour la production de combustible solaire, soit sous forme d'hydrogène par fractionnement de l'eau, soit sous forme de méthanol à partir de dioxyde de carbone. Par ailleurs, les nouvelles découvertes ouvrent d'autres domaines d'application potentiels pour les molécules de fer, par exemple. comme matériaux dans les diodes lumineuses (LED).

Ce qui a surpris les chercheurs de Lund, c'est qu'ils sont arrivés à de bons résultats si rapidement. En un peu plus de cinq ans, ils ont réussi à rendre le fer intéressant pour des applications photochimiques, avec des propriétés largement aussi bonnes que celles des meilleurs métaux nobles.

"Nous pensions que cela prendrait au moins dix ans, " dit Kenneth Wärnmark.