Des chercheurs de l'Institut pour les procédés physico-chimiques du Conseil national des recherches (Cnr-Ipcf) de Bari ont développé une nouvelle approche dans le domaine de la conversion de la lumière solaire en énergie, et ont créé un système hybride constitué de composants naturels et de structures moléculaires synthétiques, qui pourrait permettre de mieux capter et utiliser l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie...). Cette étude a été publiée dans la revue Angewandte Chemie.

"Nous avons associé le coeur de l'appareil photosynthétique d'une bactérie avec une molécule synthétique capable d'absorber la lumière (La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78 micron (380 nm à 780...) de manière efficace, renforçant ainsi l'efficacité du système naturel", explique Massimo Trotta du Cnr-Ipcf. "Dans tous les organismes naturels qui trouvent dans la photosynthèse une source d'alimentation, l'organisation (Une organisation est) fonctionnelle de l'appareil est la même: des complexes de protéines et de pigments capturent la lumière comme une antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) et la guident vers un centre de réaction, où l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) est convertie en paires de charges opposées: un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des...) chargé négativement est séparé de la molécule initiale, provoquant la formation d'une lacune chargée positivement". Mais pour pouvoir utiliser cet état excité, il faut qu'il soit maintenu suffisamment longtemps. "Des systèmes totalement synthétiques capturant efficacement la lumière ont été développés, mais le temps (Le temps est un concept développé pour représenter la variation du monde : l'Univers n'est jamais figé, les éléments qui le composent bougent, se transforment et évoluent pour l'observateur qu'est l'homme. Si on considère...) de vie des états à charges séparées est de l'ordre de quelques millisecondes. Pour s'affranchir de cette limitation, dans les systèmes hybrides on utilise conjointement un photo-convertisseur naturel et un absorbeur artificiel de lumière: jusqu'à présent on utilisait des quantum dots, des nanostructures réalisées à base de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) semi-conducteurs", poursuit Francesco Milano, co-auteur de l'étude.

L'équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) de Bari, a elle, au contraire, employé comme antenne artificielle un absorbeur de molécules créé pour l'occasion et possédant de nombreux avantages par rapport aux quantums dots. "Ce nouvel absorbeur moléculaire contient des composés organiques qui lui permettent de moduler très précisément ses propriétés photosynthétiques et électroniques", explique Angela Agostiano et Gianluca M. Farinola de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures)....) de Bari qui ont également collaboré au projet (Un projet est - dans un contexte professionnel - une aventure temporaire entreprise dans le but de créer un produit ou un service unique:). "La forme et la flexibilité moléculaire peuvent de cette façon être contrôlées de manière à ce que l'antenne artificielle n'altère pas la réaction naturelle et qu'elle soit insérée dans le centre de réaction des sites désirés, afin de maximiser l'efficacité".

Les chercheurs de l'Ipcf ont réussi à synchroniser l'antenne moléculaire qu'ils ont conçue avec le centre de réaction de la bactérie pourpre "Rhodobacter sphaeroides R26". "Ceci permet d'améliorer l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) du micro-organisme (Les micro-organismes ou microbes sont des organismes vivants microscopiques (invisible à l'œil nu) et qui ne peuvent donc être observés qu'à l'aide d'un microscope.), qui va pouvoir capter un spectre lumineux solaire qui n'est pas absorbé par le système biologique originel. Ainsi, comme le démontre cette étude, il est possible de créer des complexes hybrides organo-biologiques qui dans des conditions adéquates sont plus performants que le système naturel", conclut Massimo Trotta.