Une corbeille moléculaire tout en lumière
L’utilisation de la lumière pour initier des réactions est une des pistes très prometteuses pour diminuer l’empreinte carbone de la chimie. Dans une étude parue dans la revue Angewandte Chemie International Edition, des scientifiques présentent des complexes de cuivre luminescents stabilisés par un ligand qui permet d’optimiser leurs propriétés en formant une corbeille moléculaire. Ces complexes pourraient bien remplacer les photocatalyseurs actuels à base de métaux nobles. L'expertise du Laboratoire de chimie de coordination1 (LCC) de Toulouse a été mobilisée dans le cadre de ces recherches.
© Tuan-Anh Phan et al.
Un des défis majeurs de la chimie est d’effectuer des transformations efficaces tout en minimisant leur impact environnemental. Pour cela, le développement de photocatalyseurs qui permettent d’initier une réaction ou une transformation chimique en utilisant simplement l’énergie de la lumière solaire est un axe de recherche particulièrement dynamique. Elle nécessite de développer des matériaux à la fois stables et aux propriétés photophysiques optimisées dans le spectre de la lumière visible pour produire l’action catalytique recherchée. Les meilleurs candidats sont des complexes métalliques luminescents à base de métaux rares et chers comme l’iridium ou le ruthénium. Une alternative plus éco-compatible très étudiée ces dernières années concerne les complexes de cuivre, un métal bien plus abondant, meilleur marché et dont l’extraction pose moins de problèmes environnementaux.
Les complexes métalliques de cuivre luminescents présentent une faible stabilité en solution et ne sont pas encore assez performants. Afin de pallier ces défauts, des chimistes de l’Institut de chimie de Strasbourg2 (IC), du Laboratoire d’innovation moléculaire et applications3 (LIMA) et du Laboratoire de chimie de coordination (LCC), en collaboration avec une équipe italienne, ont synthétisé un ligand phosphoré original qui, associé à des ligands azotés plus classiquement utilisés, permet d’obtenir des complexes de cuivre remarquablement stables en solution.
Du fait de sa structure rigide, ce ligand joue le rôle d’une corbeille moléculaire qui permet d’optimiser les propriétés photophysiques de cette nouvelle famille de complexes métalliques. Ces derniers sont non seulement luminescents en solution, mais les temps de vie de leurs états excités, tant en solution qu’à l’état solide, sont parmi les plus longs jamais mesurés pour des complexes de cuivre. Ces résultats, qui ouvrent de nouvelles perspectives en photocatalyse, sont parus dans la revue Angewandte Chemie International Edition.
Bibliographie
Tuan-Ahn Phan, Nicola Armaroli, Alejandra Saavedra Moncada, Elisa Bandini, Béatrice Delavaux-Nicot, Jean-François Nierengarten, Dominique Armspach
Angewandte Chemie International Edition 2022.