Des scientifiques ont découvert que l'efficacité des photocatalyseurs à base d'oxydes de métaux de transition (OMT) est fondamentalement régie par les états électroniques centrés sur le métal. Cette recherche novatrice, qui s'intéresse aux raisons pour lesquelles de nombreux OMT avec des configurations électroniques à couche d ouverte présentent une activité photocatalytique limitée, offre une nouvelle perspective sur la conversion de l'énergie solaire. Un enjeu crucial dans le contexte de la transition énergétique.
L'étude, qui synthétise de nouvelles données d'absorption transitoire, révèle un mécanisme de relaxation rapide via les états de champ de ligands (LF). Ces états agissent comme des puits efficaces, étouffant les porteurs de charge photoexcités avant qu'ils ne puissent participer aux processus catalytiques. Ce mécanisme, qui se produit dans les OMT à couche d ouverte, compromet considérablement la disponibilité des porteurs. Un peu comme un court-circuit dans un système électrique complexe.
Les implications de cette recherche sont considérables. En comprenant le rôle de la relaxation LF et de la formation de polarons, les scientifiques peuvent adapter la synthèse des matériaux. Cela pourrait conduire au développement de photocatalyseurs plus efficaces pour l'énergie solaire et d'autres applications. La recherche ouvre également des voies pour une polarisation électrique stratégique afin d'amplifier la durée de vie fonctionnelle des porteurs actifs dans les dispositifs photocatalytiques. Une avancée potentielle pour l'indépendance énergétique et la lutte contre le réchauffement climatique, des sujets chers au débat public français.