Dans la nature, le dioxygène issu de la photosynthèse est utilisé entre autres pour oxyder des substrats organiques essentiels à la biologie et la chimie. Dans leurs recherches sur la photosynthèse artificielle, utile dans le cadre d'un développement durable de l'industrie chimique, les chimistes visent à reproduire cette méthode optimale: ils entendent utiliser l'
énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de...) et du
dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...) pour activer des catalyseurs qui peuvent ensuite réaliser les réactions de transfert d'
atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) d'
oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) qui donnent les substrats organiques utiles à tous les secteurs industriels.
Mais les méthodes actuelles nécessitent l'ajout de molécules agissant comme des "donneurs sacrificiels d'électrons", ce qui limite l'efficacité de la photosynthèse artificielle. En effet, il s'agit d'une
espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) chimique qui fournit des électrons mais dont la présence peut interférer dans la réaction désirée et conduit à des sous-produits non définis.
La méthode inédite décrite ici permet par exemple de produire des aldéhydes, composés organiques utilisés en parfumerie, mais aussi pour produire des matières plastiques, solvants, colorants et médicaments.
© Nhat Tam Vo et al. 2019
Dans des travaux publiés dans la revue
Angewandte Chemie International Edition, des équipes de l'
Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de
chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) moléculaire et des
matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) d'Orsay (ICMMO, CNRS/Université Paris-Sud, UPSaclay), de l'Institut de
biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) intégrative de la cellule (I2BC, CNRS/CEA/Université Paris-Sud, UPSaclay) et de l'Institut des sciences moléculaires de Marseille (ISM2, CNRS/Aix-Marseille Université/Centrale Marseille) ont montré que l'utilisation d'un accepteur d'
électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...) réversible très utilisé dans les études de transfert d'électron photoinduit, le méthylviologène, permet de s'affranchir de cette limitation. Il sert comme relai dans le transfert d'électron vers le dioxygène et le
catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) générant l'espèce réactive pour la
catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...) désirée. Un pas de plus vers une photocatalyse efficace et propre.
Références:
Nhat Tam Vo, Dr. Yasmina Mekmouche, Dr. Thierry Tron, Dr. Régis Guillot, Prof. Frédéric Banse, Dr. Zakaria Halime, Dr. Marie Sircoglou, Dr. Winfried Leibl, Prof. Ally Aukauloo.
Reversible Electron Relay to Exclude Sacrificial Electron Donor in Photocatalytic Oxygen Atom Transfer Reaction with O2 in Water
Angewandte Chemie Int. Ed. - Septembre 2019
DOI: 10.1002/anie.201907337