Des scientifiques de Kolkata développent un nouveau système de collecte de lumière artificielle utilisant des nanotubes organiques | L’Inde fleurit

Kolkata : Inspirés par les systèmes photosynthétiques naturels, les chercheurs de Kolkata ont développé une nouvelle méthode de récolte de la lumière artificielle à l’aide de nanotubes organiques, qui peut être utilisée dans les cellules solaires, la photocatalyse, les capteurs optiques et les matériaux émetteurs de lumière multicolores accordables.

Dr Supratim Banerjee de l’Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Kolkata, un institut autonome relevant du ministère de l’Éducation, et Dr Suman Chakrabarty du SN Bose National Center for Basic Sciences (SNBNCBS), Kolkata, un institut autonome du Département des sciences et technologies (DST) a mené des recherches expérimentales et informatiques sur la collecte de lumière artificielle dans des nanotubes organiques dérivés de l’union d’une molécule fluorescente organique et d’un biopolymère thérapeutiquement important.

Le premier est une molécule cationique amphiphile appelée cyano stilbènes (une molécule organique aux propriétés fluorescentes connues pour présenter une émission accrue dans leur état agrégé), et le second est un biopolymère anionique thérapeutiquement important appelé héparine (utilisé comme anticoagulant -pendant-la-chirurgie-et-dans-les-traitements-post-opératoires) en milieu aqueux.

En présence d’héparine, les cyano stilbènes cationiques utilisés dans cette étude ont formé des nanotubes avec une émission jaune verdâtre brillant grâce à un processus de co-assemblage à commande électrostatique.

Tout comme les chromophores d’antenne ou les vésicules pigmentées (colorées) associées à la membrane utilisées pour effectuer la photosynthèse chez les bactéries, les nanotubes agissaient comme des donneurs d’énergie très efficaces (antennes) dans un système qui imitait le processus photosynthétique naturel.

Dans la nature, les plantes et les bactéries photosynthétiques captent la lumière solaire et la transmettent au centre de réaction par une cascade d’étapes de transfert d’énergie et d’électrons pour son stockage éventuel sous forme d’énergie chimique.

Les chromophores d’antenne dans les complexes de collecte de lumière sont précisément alignés en réseaux par les protéines environnantes, ce qui permet à son tour la migration d’énergie entre eux de manière très efficace.

L’imitation des systèmes photosynthétiques naturels et la compréhension des processus fondamentaux de transfert d’énergie ont suscité un énorme intérêt ces dernières années, en particulier pour les systèmes nécessitant une conversion et un stockage d’énergie.

Les scientifiques ont donné de l’énergie à des colorants accepteurs tels que le rouge du Nil et le bleu du Nil, ce qui a entraîné un réglage de la couleur d’émission du jaune verdâtre initial au rouge orange, y compris la lumière blanche.

Le phénomène de transfert d’énergie démontré dans cette étude est connu sous le nom de FRET (transfert d’énergie par résonance de Förster), qui a une importance significative dans différentes applications telles que la détermination des structures ADN/ARN, la cartographie des membranes biologiques, les tests PCR en temps réel, etc.

L’avenir s’oriente vers la conversion de l’énergie solaire pour le stockage sous forme d’énergie chimique ou électrique, et le processus de transfert d’énergie est un facteur clé pour de telles applications.

Dans l’étude publiée dans Chemical Science, la revue phare de la Royal Society of Chemistry, la formation des nanotubes a été étudiée en utilisant la spectroscopie d’absorption et de fluorescence, la microscopie électronique à transmission (TEM) et la microscopie d’imagerie à durée de vie de fluorescence (FLIM). Des études de simulation de dynamique moléculaire (MD) ont démontré que les molécules de cyano stilbène formaient des structures cylindriques en présence d’héparine.

Les interactions au niveau moléculaire local et le tassement des chromophores de cyano stilbène qui ont conduit à la formation de nanostructures unidimensionnelles ont également été visualisés et quantifiés grâce aux études de simulation.

En raison de la réactivité à la température du processus FRET dans ces systèmes, ils ont en outre été utilisés comme thermomètres à émission ratiométrique (qui détectent la température en fonction de la variation de l’intensité d’émission à deux longueurs d’onde différentes) dans la plage de température de 20 à 90 ° C, ce qui a mis en évidence une application pratique de ces systèmes de collecte de lumière artificielle.

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