Un article sur The Clean Energy Project (WCG) est paru sur le site Nature. (merci à Pascal 94 pour nous avoir donné l'information). Vous trouverez ci-dessous la traduction en français:
La chasse virtuelle pour la technologie solaire donne ses premiers résultats
La méthode de dépistage théorique produit son premier échantillon de molécules que les chercheurs analysent avec 3,5 millions de candidats pour des cellules solaires.
Des chercheurs américains ont utilisé la modélisation par ordinateur afin d'identifier une molécule organique avec des propriétés électriques utiles, cette approche pourrait bientôt produire de nouveaux composés pour récolter l'énergie solaire dans les cellules photovoltaïques.
Alán Aspuru-Guzik, un chimiste théorique de l'Université d’Harvard à Cambridge, Massachusetts, et ses collègues, ont utilisé des modèles informatiques pour filtrer une famille de molécules organiques et identifier celles susceptibles d'être les meilleures conductrices. L'équipe a passé la découverte aux chercheurs à l'Université de Stanford en Californie, qui ont maintenant synthétisé la molécule et ont confirmé ses propriétés...
Les résultats sont encourageants pour Aspuru-Guzik, qui, en collaboration avec l'ordinateur géant d’IBM, utilise les mêmes outils de calcul pour filtrer quelques 3,5 millions molécules organiques dans la recherche d'une nouvelle génération de cellules solaires souples et légères. Son équipe prévoit de publier les structures des 1000 molécules avec les propriétés calculées les plus utiles, dans le but d’aider les chimistes à se concentrer sur les meilleures structures à synthétiser.
Le projet, qui a fonctionné pendant plus de deux ans, emploie quelques-unes des mêmes méthodes utilisées par les compagnies pharmaceutiques. «C'est la façon dont les employés pharmaceutiques font: les théoriciens donnent un classement pour les expérimentateurs», explique-Aspuru Guzik. "Nous essayons de gagner du temps expérimental."
De la théorie à la réalité
La dernière molécule est l'un des meilleurs semi-conducteurs organiques encore découvert, en termes de capacité à transporter une charge électrique. L'étude est publiée dans la revue Nature Communications aujourd'hui.
«C'est un travail magnifique», dit-Thuc Quyen Nguyen, chimiste à l'Université de Californie, Santa Barbara. Les chimistes ont généralement porté sur des composés individuels ou des familles, mais le dépistage systématique pourrait faire gagner du temps et révéler de nouvelles opportunités, dit-elle. «C'est la nouveauté de l'approche."
Aspuru-Guzik a commencé le processus de dépistage en identifiant un semi-conducteur organique connue ayant des propriétés souhaitables. Il a ensuite conçu des dérivés possibles de ce composé, et utilisé des modèles moléculaires mécaniques et quantiques afin de prédire leurs propriétés. Son équipe a passé la structure de la meilleure candidate avec Zhenan Bao, un chimiste de synthèse à Stanford, et ses collègues, qui a passé six mois à produire le produit chimique et l'ont ensuite évalué dans un transistor expérimental.
L'équipe de Bao a été agréablement surpris de découvrir que la molécule conduit la charge électrique entre trois et quatre fois mieux que prévu. Cela montre combien il est difficile de prédire les propriétés d'une molécule avec précision, mais confirme que les modèles sont bons avec un classement des molécules en fonction de leur performance relative, dit Bao.
Leurs données aideront les théoriciens pour améliorer leurs propres modèles. «Ce sera un processus itératif», dit-elle. "Espérons que la théorie va s'améliorer et la prédiction sera bonne sur la cible dans le futur."
Dépistage solaire
Dans sa recherche pour des cellules solaires, surnommé Clean Energy Project, Aspuru-Guzik examine des molécules dont les propriétés sont impliquées dans la conversion de la lumière du soleil et dans l'énergie électrique. Le but est de fournir les matériaux qui permettront aux cellules photovoltaïques organiques de convertir plus de 10 % de l'énergie solaire qui les frappe en électricité, comparée avec environ 9 % pour les meilleurs matériaux d’aujourd'hui.
Cet objectif est toujours inférieur au ratio de conversion atteint par les cellules modernes à base de silicium, mais le photovoltaïque organique serait moins coûteux et pourrait être utilisé dans les tissus, plastiques et même des encres et des peintures. Les cellules photovoltaïques organiques commerciales pourraient frapper le marché d'ici quelques années. Certains croient que leur bas prix et leur polyvalence sera particulièrement utiles dans les pays en voie de développement.
L'équipe de Harvard réalise ses calculs de mécanique quantique grâce à la grilleWorld Community Grid d'IBM, qui exploite le temps d'inactivité des ordinateurs personnels volontaires. Jusqu'ici, l'initiative a inspecté 2,3 millions de molécules, et devrait atteindre la barre des 3,5 millions l'année prochaine.
C'est probablement le plus grand ensemble de calculs quantiques jamais réalisée dans la chimie, dit-Aspuru Guzik. Son équipe mène également ses propres calculs, en regardant simplement les propriétés structurales et chimiques.
Le dépistage a déjà commencé à révéler certains composés et de nouvelles familles structurelles potentiellement intéressants, y compris diverses molécules contenant du sélénium. L'équipe prévoit de publier le top 1000 des candidats dans les prochains mois.
Aspuru-Guzik est confiant que la liste portera ses fruits. «Si je me trompe," il ajoute: «voici ma tête sur le billot».