Les scientifiques ont longtemps cherché à imiter le processus par lequel les plantes fabriquent leur propre carburant en utilisant la lumière du soleil, gaz carbonique, et de l'eau grâce à des dispositifs de photosynthèse artificielle, mais comment exactement les substances appelées catalyseurs fonctionnent pour générer du carburant renouvelable reste un mystère.

Maintenant, une PNAS étude menée par Berkeley Lab et soutenue par la caractérisation des matériaux de pointe au Joint Center for Artificial Photosynthèse, de puissantes techniques de spectroscopie aux rayons X à la source lumineuse avancée, et des calculs ultra-rapides effectués au National Energy Research Scientific Computing Center - a permis de découvrir de nouvelles perspectives sur la façon de mieux contrôler l'oxyde de cobalt, l'un des catalyseurs les plus prometteurs pour la photosynthèse artificielle.

Lorsque des molécules d'oxyde de cobalt cubane, ainsi nommé pour ses huit atomes formant un cube, sont en solution, les unités catalytiques finissent par se heurter et réagissent, et donc désactiver.

Pour maintenir les catalyseurs en place, et prévenir ces collisions, les chercheurs ont utilisé un cadre métal-organique comme échafaudage. La technique est similaire à la façon dont le tétramanganèse, un catalyseur métal-oxygène dans la photosynthèse naturelle, se protège de l'autodestruction en se cachant dans une poche de protéines.

"Notre étude fournit un clair, plan conceptuel pour l'ingénierie de la prochaine génération de catalyseurs de conversion d'énergie, " dit Don Tilley, chercheur principal de la faculté à la division des sciences chimiques du Berkeley Lab et auteur co-correspondant de l'étude.