Synthesis and characterisation of artificial mimics of photosystem II
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
We have designed, synthesized and characterized molecules that mimic the reactions performed by antennas and reaction centers present in Photosystem II. These molecules are able to undergo light-induced charge separation, electron transfer, and accumulation of oxidizing/reducing equivalents that mimic the processes occurring in natural systems. The artificial anntenas are composed of carotenoid and phthalocyanin groups. These molecules show large absoption profiles with high extinction coefficients, and are capable of ultra-fast energy transfer processes which lead up to charge separation states. Varying the conjugation length of the carotenoid molecules form 9 double bonds to 11 double bonds, we can show how these molecules may act as energy donors as well as energy dissipators, a process akin to the Non Photochemical Quenching (NPQ) processes which happen during the zeaxanthin cycle. The donor side mimics of Photosystem II have also been studied. These supramolecular systems contain a photoactive component covalently linked through a spacer to a cavity where a metal ion or cluster is located. The photosensitizer used is a [Ru(bpy)3]2+ (bpy = 2,2’-bipyridine) analogue, a counterpart to P680, which absorbs light in the visible region and triggers an electron transfer process. The resulting RuIII species has a reversible oxidation potential of 1. 3 V vs. SCE, similar to that of P680, and is, in theory, capable of oxidizing a Manganese cluster and an electron source. Among the molecules mimicking the donor side of PSII we have synthesized ruthenium-phenol pairs, as well as bimetallic Ruthenium-Manganese systems.
Abstract FR:
Nous avons synthétisé et caractérisé des molécules qui imitent les réactions réalisées par les antennes et les centres réactionnels présents dans le photosystème II. Ces molécules sont capables de reproduire la séparation de charges induite par la lumière, le transfert d’électrons et l’accumulation d’équivalents oxydo-réducteurs observés pendant la photosynthèse naturelle. Les antennes artificielles se constituent de caroténoïdes et phthalocyanines. Ces molécules présentent des profils d’absorption large avec des coefficients d’extinction élevés, et sont capables de supporter des transferts d’énergie ultra rapides qui permettent l’état de séparation de charges. En faisant varier la longueur de la chaine conjuguée des caroténoïdes, nous avons pu mettre en évidence comment ces molécules peuvent agir aussi bien comme donneurs que comme agents dissipateurs d’énergie, effet qui s’apparente au processus de Non Photochemical Quenching. Les mimes des agents donneurs du photosystème II ont aussi été étudiés. Ces systèmes supramoléculaires contiennent une partie photoactive liée de façon covalente à une cavité contenant un ion ou un agrégat d’ions métalliques. Le photosensibilisateur utilisé est un complexe du ruthénium [Ru(bipy)3]2+, homologue du P680, qui absorbe la lumière dans le spectre visible et déclenche le transfert d’électron. Les espèces RuIII résultantes ont un potentiel d’oxydation réversible de 1. 3V/SCE, comparables à celui de P680 et présentent donc la possibilité d’oxyder à la fois un complexe manganèse. Concernant les molécules imitant le coté donneur du PSII, nous avons synthétisé des paires ruthénium-phénol, ainsi que des systèmes ruthénium-manganèse.