Mécanismes de réduction du CO2 en catalyses homogène et hétérogène par réseaux de neurones et échantillonnage avancé – HERMINE

Ce projet vise à développer des simulations moléculaires avancées basées sur l’intelligence artificielle (IA) pour élucider les mécanismes régissant la réduction du dioxyde de carbone (CO2), un processus crucial dans la lutte contre le changement climatique. La conversion du CO2 en produits chimiques de valeur nécessite des catalyseurs efficaces, mais les progrès sont actuellement limités par une compréhension insuffisante des interactions moléculaires et des barrières énergétiques impliquées dans cette réaction. Bien que les modèles théoriques et computationnels puissent apporter une vision moléculaire, les approches actuelles simplifient le rôle des solvants, négligeant des effets clés tels que le transfert de protons et les liaisons hydrogène, pourtant observés expérimentalement comme essentiels.

Le projet HERMINE propose trois solutions innovantes pour relever ces défis. Premièrement, nous développerons un nouveau cadre de simulation basé sur des potentiels de réseaux neuronaux, précédemment appliqués à des réactions plus simples, et nous l’étendrons aux processus de transfert d’électrons. Deuxièmement, ce cadre sera utilisé pour étudier la réduction du CO2 dans des microgouttelettes d’eau, un processus récemment observé mais dont le mécanisme réactionnel et l’espèce réductrice restent incertains. Troisièmement, nous explorerons la réduction électrocatalytique homogène du CO2 par des complexes de fer-porphyrine, en fournissant une description explicite des effets des solvants, essentiels à l’efficacité catalytique.

En intégrant les méthodologies IA à la dynamique moléculaire, ce projet ne se contentera pas d’offrir une nouvelle plateforme pour simuler des réactions chimiques complexes, mais fournira également des informations moléculaires cruciales sur la réduction du CO2. Ces avancées ouvriront la voie à la conception de catalyseurs de nouvelle génération plus efficaces, contribuant à la chimie durable et aux efforts d’atténuation du changement climatique.