Un nouveau composé chimique créé par des chercheurs de la West Virginia University ouvre la voie aux énergies renouvelables.

Le composé est un photosensibilisateur, ce qui signifie qu'il favorise les réactions chimiques en présence de lumière. Il a de nombreuses applications potentielles pour améliorer l'efficacité des technologies modernes, allant des panneaux solaires produisant de l'électricité aux téléphones portables.

L'étude, publié le 16 mars dans Chimie de la nature , a été menée par des chercheurs du laboratoire du professeur adjoint de chimie Carsten Milsmann avec le soutien de son prix CAREER de la National Science Foundation.

Ces technologies reposent actuellement sur les métaux précieux, comme l'iridium et le ruthénium, Pour fonctionner. Cependant, seuls des approvisionnements limités de ces matériaux restent dans le monde, les rendant non renouvelables, difficile d'accès et cher.

« Nous avons remarqué qu'il y avait eu peu d'efforts pour étudier les métaux les plus abondants, le titane et le zirconium, car ils ne sont souvent pas aussi faciles à travailler. Les métaux précieux ont toujours été les éléments de prédilection en raison de leurs propriétés chimiques favorables qui les rendent plus faciles à travailler. utiliser et étudier, et c'est principalement ainsi que cela a été fait sur le terrain, " a déclaré Milsmann. "Nous espérons changer cela."

Le composé de Milsmann est fabriqué à partir de zirconium, qui est beaucoup plus abondante et plus facile d'accès, ce qui en fait une option plus durable et plus rentable. Le composé est également stable dans diverses conditions, comme l'air, l'eau et les changements de température, ce qui facilite le travail dans une variété d'environnements.

Étant donné que le composé peut convertir la lumière en énergie électrique, il pourrait être utilisé dans la création de panneaux solaires plus efficaces.

Les panneaux solaires sont généralement fabriqués à partir de silicium et nécessitent un seuil minimum de lumière pour collecter et stocker l'énergie. Au lieu d'utiliser du silicium, les chercheurs explorent depuis longtemps l'alternative des dispositifs à colorant, dans lequel les molécules colorées collectent la lumière et fonctionnent dans des conditions de faible luminosité. Comme avantage supplémentaire, cela permet également la production de composants semi-transparents. À ce jour, les teintures nécessaires reposent en grande partie sur le précieux matériau ruthénium, mais le nouveau composé de Milsmann pourrait potentiellement le remplacer à l'avenir.

"Le problème avec la plupart des panneaux solaires est qu'ils ne fonctionnent pas bien les jours nuageux. Ils sont assez efficaces, bon marché et longue durée de vie, mais ils ont besoin de conditions lumineuses intenses pour fonctionner efficacement, " a déclaré Milsmann. " Une solution consiste à créer des versions à colorant où un composé coloré absorbe la lumière pour produire de l'électricité dans toutes les conditions météorologiques. À l'avenir, nous pourrions concevoir des bâtiments qui produisent de l'énergie, réaliser essentiellement la façade de votre bâtiment, y compris toutes ses fenêtres, dans une centrale électrique."

D'un autre côté, le composé pourrait également être utilisé dans des diodes électroluminescentes organiques, qui convertissent l'énergie électrique en lumière, renversant essentiellement la fonction d'un panneau solaire. Cette caractéristique fait du composé une source de lumière potentielle pour produire des écrans de téléphone portable plus efficaces.

"De nombreux écrans de téléphones portables contiennent de l'iridium, un autre composé de métal précieux qui fait exactement ce que fait notre composé, " a déclaré Milsmann. " L'avantage d'avoir une diode électroluminescente est que la majeure partie de son énergie est transformée en lumière. Autrefois, les sources lumineuses étaient inefficaces car elles ne transformaient qu'une petite fraction de l'énergie qu'elles recevaient en lumière."

La prochaine étape de l'équipe de recherche consiste à rendre le composé soluble dans l'eau afin qu'il puisse potentiellement être utilisé dans des applications biomédicales, comme la thérapie photodynamique pour les patients atteints de cancer.

"Le composé peut produire des espèces réactives de l'oxygène qui induisent la mort cellulaire. Cela semble vraiment dangereux, mais parce que la réaction ne se produit que pendant l'exposition au rayonnement avec la lumière, son emplacement et sa durée peuvent être étroitement contrôlés, " dit Milsmann. " Si vous pouvez focaliser votre lumière sur un point précis, vous pouvez générer des espèces réactives de l'oxygène pour agir uniquement en réponse à la lumière, le rendant sûr. Cela a le potentiel d'éliminer les tumeurs de manière moins invasive que par la chirurgie et la chimiothérapie."