Inspiré par la nature, des chercheurs du City College of New York (CCNY) peuvent démontrer une stratégie synthétique pour stabiliser les matériaux de récupération d'énergie solaire bio-inspirés. Leurs découvertes, publié dans le dernier numéro o Chimie de la nature , pourrait être une avancée significative dans la fonctionnalisation des assemblages moléculaires pour les futures technologies de conversion de l'énergie solaire.

Dans presque tous les coins du monde, malgré des conditions extrêmes de chaleur ou de froid, vous trouverez des organismes photosynthétiques s'efforçant de capter l'énergie solaire. Découvrir les secrets de la nature sur la façon de récolter la lumière de manière aussi efficace et robuste pourrait transformer le paysage des technologies d'énergie solaire durable, surtout dans le sillage de la hausse des températures mondiales.

Dans la photosynthèse, la première étape (c'est-à-dire collecte de lumière) implique l'interaction entre la lumière et l'antenne de collecte de lumière, qui est composé de matériaux fragiles appelés assemblages supramoléculaires. Des plantes vertes à feuilles aux minuscules bactéries, nature a conçu un système à deux composants :les assemblages supramoléculaires sont intégrés dans des échafaudages protéiques ou lipidiques. On ne sait pas encore quel rôle joue cet échafaudage, mais des recherches récentes suggèrent que la nature pourrait avoir fait évoluer ces environnements protéiques sophistiqués pour stabiliser leurs fragiles assemblages supramoléculaires.

"Bien que nous ne puissions pas reproduire la complexité des échafaudages protéiques trouvés dans les organismes photosynthétiques, nous avons pu adapter le concept de base d'un échafaudage de protection pour stabiliser notre antenne de récolte de lumière artificielle, " a déclaré le Dr Kara Ng. Ses co-auteurs incluent Dorthe M. Eisele et Ilona Kretzschmar, tous deux professeurs au CCNY, et Seogjoo Jang, professeur au Queens College.

Jusqu'ici, traduire les principes de conception de la nature en applications photovoltaïques à grande échelle a échoué.

"L'échec peut résider dans le paradigme de conception des architectures actuelles de cellules solaires, " dit Eisele. Cependant, elle et son équipe de recherche, « ne visez pas à améliorer les conceptions de cellules solaires qui existent déjà. Mais nous voulons apprendre des chefs-d'œuvre de la nature pour inspirer de toutes nouvelles architectures de récupération d'énergie solaire, " elle a ajouté.

Inspiré par la nature, les chercheurs démontrent à quel point les molécules de réticulation peuvent surmonter les obstacles à la fonctionnalisation des assemblages supramoléculaires. Ils ont découvert que les molécules de silane peuvent s'auto-assembler pour former un emboîtement, échafaudage stabilisant autour d'une antenne artificielle supramoléculaire de récolte de lumière.

« Nous avons montré que ces matériaux intrinsèquement instables, peut maintenant survivre dans un appareil, même à travers plusieurs cycles de chauffage et de refroidissement, " a déclaré Ng. Leur travail fournit une preuve de concept qu'une conception d'échafaudage en forme de cage stabilise les assemblages supramoléculaires contre les facteurs de stress environnementaux, telles que les variations extrêmes de température, sans perturber leurs propriétés de récolte de lumière favorables.