Bio-inspirée

Projet : Catalyse bio-inspirée et photosynthèse artificielle

Chercheurs impliqués
Vincent Artero + 33 (0) 4 38 78 91 06
Murielle Chavarot-Kerlidou  + 33 (0) 4 38 78 91 07
Laboratoires/équipes
Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux, équipe Biocatalyse

Résumé
L’ensemble des projets développés dans l’équipe visent à développer des systèmes photocatalytiques pour la conversion de l’énergie solaire en énergie chimique, c’est-à-dire la production de carburants « solaires », selon une démarche inspirée par la photosynthèse. Cette activité comprend la préparation de nouveaux catalyseurs bio-inspirés de production d’hydrogène, leur combinaison avec des composants photosensibles et leur intégration dans des nanomatériaux d’électrodes. Ces divers systems seront in-fine intégrés dans des dispositifs technologiques tels qu’électrolyseurs ou cellules photo-électrochimique de production d’hydrogène. Nous nous intéressons également au développement de catalyseurs capables de capturer le CO2 et de le transformer en carburants.
Abstract
Our motivation and grand ambition is the development of light-driven systems for the production of solar fuels. Taking inspiration from photosynthesis, we develop several projects aiming to the preparation of light-driven systems for hydrogen evolution based on bio-inspired catalysts. Practical applications of such photocatalytic systems require that they can be processed in the form of photoelectrode materials that can be implemented into technological devices such as electrolyzers or photoelectrochemical (PEC) cells for water splitting. Current projects are specifically focused on the development of dye-sensitized photoelectrosynthetic cells. We also address the next challenge for artificial photosynthesis consisting in converting atmospheric CO2 into a liquid fuel through the design of electrocatalytic materials.
Mots clés
Electro and photoelectrocatalysis, H2 evolution, Water oxidation, CO2 reduction, Molecular catalyst design, Molecular Electrochemistry, Photochemistry, Surface functionalization

 

Projet : Oxygénases artificielles  pour la catalyse énantiosélective

Chercheurs impliqués
Caroline Marchi-Delapierre  Tél : + 33  (0)4 38 78 91 04 Caroline.
Stéphane Ménage  tél : + 33  (0)4 38 78 9 103
Laboratoire
Laboratoire de Chimie et Biologie des métaux UMR 5249/ equipe BioCE http://www-dsv.cea.fr/irtsv/lcbm

Résumé
Le design d’objets hybrides catalyseur inorganique/ protéine ou polypeptide est une réponse à la catalyse durable. Ici, l’accent est mis sur les capacités de ces systèmes catalytique à effectuer des réactions d’oxydations énantiosélectives ( CH activation, epoxydation) dans des conditions douces ( eau comme solvant, oxydant non toxiques…)
Mots clés/domaines
Chimie bioinorganique, O2 –small molecule activation, enzymes artificielles, biocatalyse, photochemistry.

 

Projet : Activation de N2 par des complexes de coordination

Chercheurs impliqués
Carole Duboc + 33 (0) 4 76 51 41 34 
Marcello Gennari  + 33 (0) 4 76 51 45 96
Laboratoires/équipes
Département de Chimie Moléculaire - Equipe Chimie Inorganique Redox

Abstract
This project concerns the investigation of Vanadium or Molybdenum complexes capable of reducing the inert N2 molecule into NH3, in mild conditions, in an attempt to develop a viable alternative to the energy consuming industrial Haber–Bosch process.
Mots clés
Electro and photoelectrocatalysis, O2, small molecules activation/biocatalysis

 

Projet :  Bioinspired Water Oxidation using Polymer-Metal Oxide Nanocomposites

Chercheurs impliqués
Jean-Claude Moutet  +33 (0)4 76  51 4 4 81
Alain Deronzier, Jérome Fortage, Jérome Chauvin, Jean-Luc Putaux
Laboratoires/Equipes
Département de Chimie Moléculaire (DCM)/Chimie Inorganique Redox
Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CERMAV)/Structure et Propriétés des Glycomateriaux

Résumé
Dans le cadre de la réaction de dissociation de l’eau en oxygène et hydrogène pour la production de combustibles “solaires”, ce projet concerne la synthèse et l’étude des propriétés catalytiques de matériaux pour (photo)électrodes, élaborés de préférence à partir de d’oxydes de métaux non-nobles et abondants nano-dispersés dans des films de polymères, pouvant réaliser efficacement le processus complexe à 4 électrons d’oxydation de l’eau en dioxygène et en protons.
Abstract
In the context of the splitting reaction into dioxygen and hydrogen, for the water-to-solar fuel conversion, the project is to synthesize and study the catalytic activity of nanocomposite (photo)electrode materials, preferably derived from earth-abundant metal oxides nano-dispersed in polymer films, able to perform efficiently the proton-coupled 4-electron oxidation of water to dioxygen and protons.
Mots clés
Electro and photo catalysis, Water oxidation,Surface functionalization

 

Projet : Transferts d'électrons photo-induits dans des assemblages moléculaires multimétalliques

Chercheurs impliqués
Damien Jouvenot :  Tél : +33 (0)4 76 51 45 96
Jérôme Chauvin :   tél : +33 (0)4 76 51 41 37
Frédérique Loiseau : tél : +33 (0)4 04 76 51 41 38
Laboratoire
Département de Chimie Moléculaire, équipe CIRE

Résumé
Le groupe travaille sur l'assemblage de sous-unités métalliques dans le but de générer des transferts d'électrons photoinduits. Les sous-unités sont choisies de façon à jouer les rôles de photosensibilisateur et de donneur et/ou d'accepteur d'électron. Ces assemblages multimétalliques sont immobilisés sur surface et conduisent à la production de photocourant.
Abstract
The team works on the assembly of metallic subunits in order to generate photoinduced electron transfers. The subunits are chosen to play the role of photosensitizer and electron donor or/and acceptor. These multimetallic assemblies are immobilized on surface and give rise to photocurrent production.
Mots clés
Photophysics, photosensitizers design, surface functionalization

 

Projet : Architectures moléculaires commutables électro- ou photo-contrôlées

Chercheurs impliqués
Saioa Cobo Tél : + 33 (0)47 6 51 45 14
Frédéric Lafolet, tél + 33 (0)4 76 51 45 14
Guy Royal Tél + 33 (0)4 76 63 54 36
Eric Saint-Aman tél+ 33 (0)4 76 51 48 75
Laboratoires
Laboratoire de Chimie Inorganique Redox, Département de Chimie Moléculaire

Résumé
Le projet consiste à concevoir des systèmes moléculaires commutables. Ces systèmes subissent un changement contrôlé d’un état physico-chimique à un autre sous l’action d’un stimulus externe de type électrique ou lumineux. Ils trouvent leurs applications dans l’élaboration de matériaux intelligents implémentés dans des actionneurs ou des capteurs.
Mots clés
Photosensitizers design, Advanced transducers, Surface paterning

 

Projet : Activation et Valorisation du CO2

Chercheur impliqué
Chardon Sylvie tel. +33 (0)4 76 51 44 36
Laboratoire
DCM UMR-5250 Equipe CIRe

Résumé
Notre groupe est un des acteurs majeurs au niveau international de la problématique de l’électrocatalyse moléculaire de la réduction du CO2 et ceci depuis le début des années 80. Nous sommes également impliqués depuis peu dans la problématique de la photocatalyse moléculaire de la réduction du CO2. Nos thématiques de recherche sont donc relatives à la conception, la synthèse et la caractérisation de complexes métalliques, à l'étude physicochimique des propriétés de ces derniers au vue de leur utilisation en tant que catalyseurs moléculaires pour l'activation de la réduction du CO2 avec pour objectif sa valorisation.
Abstract
Our team is one of the major international players in relation to the challenge of molecular electrocatalytic CO2 reduction virtually since the early 80s. Our team has also been equally involved recently in the challenge of photocatalytic reduction of CO2. Our research topics are related to the design, synthesis and characterization of metallic complexes, the study of the physicochemical properties of these systems for their use as molecular catalysts for the activation of CO2 reduction with the aim of CO2 recycling.
Mots clés
Electro and Photo redox catalysis, CO2 activation and valorization, Molecular catalyst design, Molecular Electrochemistry, Photochemistry, Photophysics

 

Projet : Cleanup: New heterogeneous catalysts based on a new functionalization process of porous material with supercritical CO2

Chercheurs impliqués
Dr Guillaume Nonglaton LETI/DTBS/SBSC/LCMI  tél : +33(0) 4 38 78 91 29
Dr Caroline Marchi-Delapierre LCBM/BioCE . tél : +33 (0)4 38 7 891 04 

Abstract
This project, in the field of eco-aware chemistry, involves the development of new catalytic systems allowing either the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) degradation or the promotion of methane. Bio-inspired, iron based, inorganic catalysts will be grafted onto silica beads or/and carbon nanotubes in order to activate O2 as the oxidant. Both systems will be developed thanks to a new “green” grafting process allowed by the supercritical CO2 technology.
Mots clés
Bio-inspired Chemistry, O2 activation, ligand design, organic and inorganic synthesis, surface chemistry, nanomaterials science,supercritical CO2

 

Projet : chélateurs peptidiques de métaux

Chercheurs impliqués
Pascale Delangle Tél : +33 4 38 78 98 22   pascale.delangle@cea.fr
Christelle Gateau Tél : +33 4 38 78 60 41   christelle.gateau@cea.fr
Colette Lebrun Tél : +33 4 38 78 42 87   colette.lebrun@cea.fr
Laboratoire
SYMMES - Equipe Reconnaissance Ionique et Chimie de Coordination

Abstract
Peptide ligands of metal ions demonstrate many advantages for therapeutic applications: water solubility, biocompatibility. Our objective is to design peptides for selective metal ion chelation:

  • Cu(I) selective chelators, inspired from proteins involved in copper homeostasis and targeted at the hepatocytes, to treat localized copper accumulation in the rare Wilson’s disease.
  • Lanthanide-binding peptides as magnetic or luminescent probes for DNA recognition.
  • Actinide-binding peptides to mimic actinide’s interaction with proteins to understand the molecular mechanisms responsible for their toxicity and to design peptide-based detoxification agents.

Mots clés
Chimie Bioinorganique, peptide, éléments f, cuivre, détoxification, détection

 

Projet : Propriétés magnétiques de sites actifs de métalloprotéines ou de leurs modèles.

Chercheur impliqué
Laurent Le Pape    Tél : +33 (0)4 38 78 41 36    laurent.le-pape@cea.fr
Laboratoire
Chimie et Biologie des Métaux (CBM) / Catalyse Bioinorganique et Environnementale (BioCE)

Abstract
La Résonance Paramagnétique électronique (RPE) est la spectroscopie utilisée dans notre équipe afin de sonder les propriétés magnétiques, électroniques et structurales des sites métalliques de protéines ou de leurs modèles chimiques. Cela peut permettre ensuite de proposer des mécanismes réactionnels ou d’orienter les choix d’autres ligands.
Mots clés
Bio-Inspired Chemistry, Artificial enzymes, Electro and photo catalysis, Hydrogenases, Bio-Targeted Chemistry, Biomolecular recognition, Structural and biochemical approaches