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Photophysique de photocatalyseurs pour la photosynthèse artificielle
La consommation d’énergie devrait au moins doubler d’ici 2050. Celle-ci est largement basée sur les combustibles fossiles, qui sont limités et dont l’utilisation intensif contribue au réchauffement climatique global. Pour limiter l’usage des ressources fossiles, la photosynthèse artificielle peut fournir un moyen efficace de convertir des molécules stables et abondantes comme H2O, CO2, O2 et N2 en réservoir d’énergie. Au niveau du photosystème II naturel, une enzyme est constituée d’une partie photoactive couplée à un catalyseur de l’oxydation de l’eau. La lumière solaire sert à induire l’oxydation de l’eau avec séparation de 4 électrons et de 4 protons. A la fin, ces électrons servent à réduire CO2 en sucres ou les protons en H2. Dans la photosynthèse artificielle, les mêmes principes de base sont utilisés pour la production de H2 et d’hydrocarbures. Ceci implique l’optimisation de différents processus : l’absorption de lumière, la séparation et l’accumulation de charges, et la catalyse à la fois pour les réactions d’oxydation et de réduction.
Nos travaux sont axés sur des études mécanistiques de la photosynthèse artificielle utilisant des spectroscopies stationnaire et résolus en temps (absorption transitoire, fluorescence et Raman résolus en temps). En particulier, une nouvelle expérience d’absorption transitoire avec plusieurs lasers d’excitation (pompe-pompe-sonde) a été récemment développée afin d’étudier le transfert de charge photo-induit et l’accumulation de charge dans des systèmes moléculaires. Ces recherches sont réalisées en grande partie en collaboration étroite avec d’autres équipes de l’ISMO.
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