Une équipe de chercheurs de la chaire de Chimie Physique de l'Université Ludwig-Maximilian de Munich (LMU) a montré qu'il était possible d'améliorer considérablement la capacité naturelle d'absorption lumineuse des plantes en introduisant des nanoparticules d'argent dans les pigments responsables de cette absorption. Cette découverte, à laquelle ont également participé des chercheurs de l'Université américaine de Ohio, pourrait s'avérer significative pour le futur développement de cellules photovoltaïques innovantes, qui fonctionneraient sur l'exemple biologique d'exploitation photosynthétique de l'énergie solaire.
S'inspirer de la photosynthèse dans la conception de cellules photovoltaïques
La capture de l'énergie lumineuse pour la plante s'effectue grâce à des antennes collectrices ou LHC qui sont des complexes multi-protéiques et pigmentaires capables d'intercepter les photons de différentes longueurs d'onde, c'est-à-dire d'énergies variées. Les mesures expérimentales menées par les scientifiques du LMU ont été effectuées sur un LHC particulier présent chez certaines algues marines (du type Amphidinium carterae) : le complexe péridinine-cholorophylle (PCP). Déposé sur un support en verre recouvert d'îlots de nanoparticules d'argent, le PCP a été exposé à une lumière laser (dans le domaine des longueurs d'onde bleu-vert) afin d'en déterminer par la suite la capacité absorbante à l'aide d'un spectromètre à fluorescence. L'expérience a révélé une intensité fluorescente du signal mesuré jusqu'à 18 fois supérieure pour le PCP modifié que pour le PCP naturel. Par ailleurs, aucune altération de la structure protéique du PCP n'a été observée.
Selon certains modèles théoriques, l'augmentation de l'efficacité de l'absorption s'explique par une double stimulation du PCP : à l'excitation directe de la lumière s'ajoute l'effet du champ électrique créé par les nanoparticules. Le recours à des LHC de synthèse et la fabrication de nanostructures métalliques spécifiques devraient permettre d'optimiser le processus inspiré par la biologie.
Ces résultats ont été publiés dans l'actuel numéro du magazine Nano Letters.