Hervé Henry
Les pérovskites sont des matériaux de as well as en furthermore populaires pour un big éventail d’applications en raison de leurs remarquables propriétés électriques, optiques et photoniques. Les matériaux pérovskites ont le potentiel de révolutionner les domaines de l’énergie solaire, de la détection et de la détection, de la photocatalyse, des lasers et autres.
Les propriétés des pérovskites peuvent être ajustées pour des purposes spécifiques en modifiant leur composition chimique et leur architecture interne, y compris la distribution et l’orientation de sa structure cristalline. À l’heure actuelle, la capacité d’influencer ces propriétés est massivement limitée par les méthodes de fabrication. Une équipe de scientifiques de TU Dresden a pu créer des pérovskites avec des nano-architectures uniques et des propriétés cristallines à partir d’algues, tirant parti des années d’évolution de ces organismes unicellulaires.
Profiter de l’évolution
“Les organismes unicellulaires ont réagi pendant des centaines de thousands and thousands d’années à un substantial éventail de facteurs environnementaux tels que la température, le pH et le tension mécanique. En conséquence, certains d’entre eux ont évolué pour produire des biomatériaux absolument uniques qui sont exclusifs à la nature”, explique le Dr. Igor Zlotnikov, chef de groupe de recherche au B Dice – Centre de bioingénierie moléculaire qui a dirigé l’étude. “Les minéraux formés par les organismes vivants présentent souvent des caractéristiques structurales et cristallographiques bien au-delà des capacités de creation offertes par les méthodes de synthèse actuelles.”
L’équipe s’est concentrée sur L. granifera, un sort d’algue qui utilise la calcite pour former des coquilles. Leurs coquilles sphériques ont une architecture cristalline exceptional. Les cristaux sont alignés radialement ce qui signifie qu’ils s’étalent du centre de la sphère vers l’extérieur. “Les méthodes de fabrication actuelles des pérovskites ne permettent pas de produire de tels matériaux de manière synthétique. On peut cependant essayer de transformer les constructions naturelles existantes en matériaux fonctionnels tout en gardant leur architecture d’origine” ajoute le Dr Zlotnikov.
Réglage chimique
Pour transformer les coquilles minérales naturelles des algues en pérovskites fonctionnelles, l’équipe a dû substituer des éléments chimiques à la calcite. Pour ce faire, ils ont adapté une méthode développée par leurs collaborateurs de l’institut AMOLF à Amsterdam. Au cours de la transformation, les scientifiques ont pu produire différents kinds d’architectures cristallines en modifiant la composition chimique du matériau. De cette façon, ils pourraient affiner leurs propriétés électro-optiques.
En convertissant les coquilles de calcite en halogénures de plomb avec de l’iode, du bromure ou du chlorure, l’équipe pourrait créer des pérovskites fonctionnelles optimisées pour n’émettre que de la lumière rouge, verte ou bleue.
Prêt pour la mise à l’échelle
“Nous montrons pour la première fois que les minéraux produits par des organismes unicellulaires peuvent être transformés en matériaux fonctionnels technologiquement pertinents. Au lieu de rivaliser avec la character, nous pouvons tirer parti des années d’adaptation évolutive qu’ils ont déjà traversées”, déclare le Dr Zlotnikov.
La méthode développée par son équipe peut être mise à l’échelle, ouvrant la possibilité à l’industrie de tirer parti des algues et de nombreux autres organismes unicellulaires formant de la calcite pour produire des matériaux fonctionnels aux formes et propriétés cristallographiques uniques.
Financement
Le projet faisait partie de l’initiative DinoLight soutenue par l’État libre de Saxe pour développer des matériaux et des systems innovants et respectueux de l’environnement basés sur des nanostructures tridimensionnelles naturelles.
