Imitando la fotosíntesis en plantas, utilizar la luz para convertir moléculas estables y abundantes como el agua y el CO2 en un combustible de alta energía (hidrógeno) o en productos químicos de interés industrial, es un gran desafío de investigación en la actualidad. Sin embargo, El logro de la fotosíntesis artificial en solución sigue estando limitado por el uso de compuestos a base de metales costosos y tóxicos para captar la luz. Investigadores del CNRS, CEA y la Université Grenoble Alpes proponen una alternativa eficiente utilizando nanocristales semiconductores (también llamados puntos cuánticos) basados ​​en elementos más baratos y menos tóxicos, como el cobre, indio y azufre. Su trabajo fue publicado en Ciencias de la energía y el medio ambiente el 10 de abril de 2018.

En sistemas de fotosíntesis artificiales cromóforos, o "fotosensibilizadores", absorber energía luminosa y transferir electrones al catalizador, que activa la reacción química. Aunque se ha avanzado mucho en los últimos años en el desarrollo de catalizadores desprovistos de metales nobles, los fotosensibilizadores todavía dependen, en general, sobre compuestos moleculares que contienen metales raros y costosos, como el rutenio y el iridio, o en materiales semiconductores inorgánicos que contienen cadmio, un metal tóxico.

Por primera vez, investigadores del Département de Chimie Moléculaire (CNRS / Université Grenoble Alpes) y SyMMES (CNRS / CEA / Université Grenoble Alpes) 1 han demostrado, uniendo su experiencia en ingeniería de semiconductores y fotocatálisis, que es posible producir hidrógeno de manera muy eficiente combinando nanocristales semiconductores inorgánicos (puntos cuánticos) formados por un núcleo de sulfuro de cobre e indio protegido por una capa de sulfuro de zinc, con un catalizador molecular a base de cobalto. Este sistema "híbrido" combina las excelentes propiedades de absorción de la luz visible y la gran estabilidad de los semiconductores inorgánicos con la eficacia de los catalizadores moleculares. En presencia de exceso de vitamina C, que proporciona electrones al sistema, muestra una notable actividad catalítica en agua, el mejor obtenido hasta la fecha con puntos cuánticos sin cadmio. El rendimiento de este sistema es muy superior al obtenido con un fotosensibilizador a base de rutenio, debido a la muy alta estabilidad de los puntos cuánticos inorgánicos, que se puede reciclar varias veces sin una pérdida notable de actividad.

Estos resultados muestran el alto potencial de estos sistemas híbridos para la producción de hidrógeno utilizando energía solar.