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MELAnin-inspired radical architectures for Near-InfraRed-driven ultrafast photochemistry in water 

Description du projet

Des matériaux inspirés de la mélanine pour déclencher des réactions grâce à la lumière du soleil

Les solutions conçues par la nature détiennent souvent la clé de défis technologiques complexes. Inspiré de la mélanine, le pigment qui donne leur couleur à la peau et aux cheveux, le projet MELA-NIR créera des matériaux avancés capables d’exploiter la lumière du soleil pour déclencher des réactions chimiques dans l’eau. Ces systèmes synthétiques à base de mélanine combinent une absorption lumineuse à large spectre, une stabilité dans l’eau et une longue durée de vie des radicaux afin de déclencher des réactions chimiques, offrant ainsi une solution non toxique et évolutive en remplacement des systèmes à base de métaux. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet MELA-NIR combinera la spectroscopie multidimensionnelle dans le proche infrarouge afin de créer des solutions évolutives et non toxiques se substituant aux plateformes traditionnelles à base de métaux, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour les procédés chimiques alimentés par l’énergie solaire.

Objectif

Harnessing solar energy for sustainable chemistry requires platforms with panchromatic absorption, extending into the near-infrared (NIR), and excited-state radicals that persist in biologically relevant aqueous media long enough to drive reactions. Yet no system combines both, leaving a “NIR photoredox gap” that limits green manufacturing, pollutant remediation, and biocompatible chemistry. MELA-NIR will close this gap by developing melanin-inspired radical architectures. Synthetic melanins uniquely combine broad absorption, aqueous stability, and radical lifetimes beyond milliseconds, offering scalable, non-toxic alternatives to scarce metal-based platforms while extending performance into the untapped NIR. MELA-NIR pursues three goals: (i) map radical formation from femtoseconds to seconds using ultrafast transient absorption and IR spectroscopy (WP1); (ii) engineer hydroquinone–quinone donor–acceptor systems and charge-transfer-active cofactors to enhance NIR activity (WP2); and (iii) benchmark optimized scaffolds for NIR-driven photoredox reactivity and antioxidant function in water (WP3). Together, these steps will establish design rules for light-tunable radical buffering and deliver proof-of-concept for green chemistry and redox biology. The fellowship provides interdisciplinary training in spectroscopy, materials chemistry, and photophysics. At Ohio State University with Prof. Bern Kohler, I will gain expertise in ultrafast IR and melanin synthesis, complementing my UV–visible ultrafast background. At Politecnico di Milano with Prof. Giulio Cerullo, I will apply advanced NIR multidimensional spectroscopy to assess reactivity. This two-way transfer will equip me to establish an independent European research line at the physics–chemistry interface. By enabling NIR-induced radical photochemistry in aqueous media, MELA-NIR will advance solar-to-chemical conversion, support the European Climate Law, and position Europe as a leader in sustainable photochemistry.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

POLITECNICO DI MILANO
Contribution nette de l'UE
€ 396 991,08
Adresse
PIAZZA LEONARDO DA VINCI 32
20133 Milano
Italie
Région
Nord-Ovest Lombardia Milano
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)