Le soleil brille, parfois, à Boston – mais pas comme ça.

Quand la professeure de chimie Grace Han a visité le sud de la Californie depuis Boston il y a quelques années, elle a remarqué la différence. Comment sa peau picotait aux premiers signes d'irritation après seulement quelques heures dehors.

L'année dernière, elle a déménagé pour prendre un poste à l'Université de Californie à Santa Barbara, et a commencé à porter régulièrement un chapeau à larges bords, des lunettes de soleil et beaucoup de crème solaire. Étant professeure de chimie, elle avait déjà fait ses recherches.

« Je lisais juste sur la photochimie de l'ADN – pour le loisir », se souvient-elle.

C'est là qu'elle a réalisé que les molécules d'ADN dans la peau des gens qui sont endommagées par les coups de soleil pouvaient l'aider. Ces molécules changent de forme lorsqu'elles sont irradiées par le soleil, se pliant en une version tendue de leur forme régulière.

Pendant des décennies, les scientifiques ont cherché des molécules capables de tordre leur forme, stockant de l'énergie dans le processus, puis d'être incitées à revenir à leur forme originale, libérant l'énergie stockée sur demande.

Un peu comme armer puis déclencher une souricière. C'est ce qu'on appelle le stockage d'énergie solaire thermique moléculaire (Most) et c'est un moyen potentiellement très bon marché et sans émissions de fournir de la chaleur. Ces systèmes Most pourraient stocker de l'énergie pendant de nombreux mois, voire des années.

Les chercheurs avaient auparavant eu un succès limité avec la technologie, mais, grâce au soleil californien, Han savait quoi essayer ensuite.

Il est important d'activer le changement de forme des molécules stockant l'énergie de manière fluide et reproductible.

Heureusement, des millions d'années d'évolution ont perfectionné ce processus lorsqu'il se produit dans notre peau – nous sommes tous des laboratoires de chimie vivants, en un sens. Les molécules d'ADN dans notre peau ont évolué pour pouvoir réparer leur forme déformée par le soleil avec l'aide d'une enzyme appelée photolyase.

Et ces molécules, a réalisé Han, étaient des candidates parfaites pour un système de stockage d'énergie. « Elles sont très, très petites », explique-t-elle. « Et peuvent stocker une énorme quantité d'énergie par masse. »

Dans un article publié en février, elle et ses collègues ont décrit le système de stockage d'énergie le plus prometteur de ce type à ce jour, du moins en termes de densité énergétique. Il était assez puissant pour faire bouillir rapidement une petite quantité d'eau dans une « très petite bouilloire » dans un flacon, dit Han.

Ses étudiants, qui ont mené cette partie de l'étude, se sont précipités pour lui raconter comment ça s'était passé. « Quand j'ai réellement vu la vidéo et vu à quelle vitesse toute la solution bouillait, c'était vraiment remarquable », se souvient Han.

Elle souligne que les analyses informatiques prédisant comment la molécule se comporterait, réalisées par son collaborateur Kendall Houk à l'Université de Californie à Los Angeles et son équipe, ont été cruciales pour le travail.

Un autre expérimentateur Most, Kasper Moth-Poulsen, qui dirige des équipes de recherche à l'Université Polytechnique de Barcelone en Espagne et dans d'autres institutions, n'a pas participé à l'étude mais a été impressionné par les résultats.

« Je pense que nos meilleurs systèmes étaient d'un mégajoule [d'énergie par kilogramme]. Ils avaient, je pense, 1,6, ce qui est vraiment incroyable », dit-il, en référence à la densité énergétique que Han et ses collègues ont atteinte.

Les 1,65 mégajoules par kilogramme enregistrés dans leur article de février sont significativement plus élevés que la densité énergétique des batteries lithium-ion, actuellement le type de batterie le plus populaire pour les téléphones et les voitures électriques.

Le système Most que Han et ses collègues ont mis au point a certaines limites. Pour commencer, la longueur d'onde de la lumière qui fait changer de forme les molécules au cœur du dispositif est de 300 nanomètres – une forme de « lumière UV [ultraviolet] très dure », dit John Griffin de l'Université de Lancaster. « Cela vient du soleil jusqu'à nous mais seulement en très petites quantités. »

De plus, le déclencheur utilisé pour inverser la forme de la molécule déformée afin de libérer son énergie était l'acide chlorhydrique – une substance hautement corrosive qui doit être neutralisée après utilisation. « Pas le choix le plus idéal », admet Han.

Elle dit espérer qu'il sera possible d'améliorer la réactivité du système