Les scientifiques décrivent la conception d'un conjugué PSI-GNP-PSII qui pourrait être utilisé comme plate-forme pour développer un nanodispositif de séparation d'eau pour générer de l'hydrogène, en spectroscopie et imagerie biomédicales

L'énergie solaire est considérée par certains comme la solution ultime pour faire face à la crise énergétique actuelle et au réchauffement climatique et aux crises environnementales provoquées par la consommation excessive de combustibles fossiles. Cependant, cette source d'énergie propre et inépuisable est difficile à capter et à stocker. Dans une nouvelle étude, les scientifiques proposent d'utiliser l'énergie solaire pour produire de l'hydrogène en divisant l'eau, rapports Spectroscopie et imagerie biomédicales .

L'hydrogène est un produit propre, vecteur d'énergie flexible principalement produit à partir de combustibles fossiles. En adoptant une autre approche, les scientifiques ont examiné comment les plantes et d'autres organismes utilisent la photosynthèse pour convertir l'énergie lumineuse en énergie chimique qui peut être stockée et ensuite libérée au besoin pour alimenter les activités des organismes. Ils ont conçu un conjugué de nanoparticules d'or qui pourrait être utilisé comme plate-forme pour développer un système de photosynthèse semi-artificiel à l'aide d'un nanodispositif fractionnant l'eau pour générer de l'hydrogène.

"La photosynthèse des plantes et des algues est un moyen efficace de convertir la lumière et l'énergie pour produire de l'énergie chimique stockable, " a expliqué l'enquêteur principal Takumi Noguchi, Doctorat., Division des sciences des matériaux, École supérieure des sciences, Université de Nagoya, Nagoya, Japon. "La photosynthèse artificielle, qui imite la photosynthèse naturelle mais génère directement des carburants tels que des alcools et de l'hydrogène plutôt que des sucres, peut être la clé pour résoudre notre problème énergétique."

Dans cette étude, les scientifiques ont assemblé des complexes cyanobactériens du photosystème I (PSI) et du photosystème II (PSII) sur une nanoparticule d'or (GNP) pour générer un conjugué PSI-GNP-PSII grâce à des étiquettes d'histidine génétiquement modifiées attachées aux protéines PSI et PSII, visant le développement d'un nanosystème de séparation de l'eau. Ils ont été assemblés en modifiant la méthode de préparation d'un conjugué PSII-GNP. La mesure de la fluorescence d'une particule à l'aide d'un microscope cryogénique ainsi que les mesures conventionnelles d'absorption optique et de fluorescence ont fourni des preuves définitives que les complexes PSI et PSII sont liés ensemble à un seul GNP dans le conjugué PSI-GNP-PSII généré.

Ce groupe de recherche avait précédemment montré que les complexes de noyau PSII conservaient l'activité de dégagement d'oxygène dans les conjugués PSII-GNP, dans laquelle les complexes PSII sont liés aux GNP du côté accepteur d'électrons. Il a également été rapporté que les complexes PSI peuvent dégager de l'hydrogène lors d'une irradiation en utilisant des électrons provenant de donneurs d'électrons sacrificiels lorsqu'ils sont couplés à des nanoparticules de platine.

"Ainsi, le conjugué PSI-GNP-PSII que nous avons généré dans la présente étude peut être une plate-forme utile pour le développement ultérieur d'un système basé sur la lumière, nanodispositif de séparation d'eau pour la production d'hydrogène à partir d'eau à l'aide d'énergie solaire, " a conclu le Dr Noguchi.