Les compétences et champs d’activité comportent :

- le développement de méthodes qui relèvent des concepts de la cinétique électrochimique et la mise au point d’une instrumentation sophistiquée permettant de les appliquer à une large palette de processus physicochimiques aux interfaces électrode-électrolyte.

- l’élaboration ou la modification, la caractérisation structurale et/ou chimique d’interfaces et systèmes électrochimiques et la modélisation de leur comportement électrochimique. Cette activité peut déboucher sur la mise en évidence de fonctionnalités et le développement d’applications associées.

Cette dualité s'articule autour de deux équipes depuis 2003 mais des réflexions menées au Conseil Scientifique du LISE en 2016-2017 ont conduit à revoir cette organisation pour améliorer le fonctionnement interne du laboratoire. Comme le montre l'organigramme, la structuration des recherches décidée pour l'Unité s'articule autour de 3 thèmes :

Thème 1 : Microsystèmes et électrochimie multiéchelle pour la caractérisation des matériaux (V. Vivier)

Thème 2  :  Matériaux et Interfaces : Fonctionnalité et Electrochimie (MATTERFEEL) (C. Debiemme-Chouvy)

Thème 3 : De la Réactivité Electrochimique Aux Mécanismes Moléculaires (DREAMM) (E. Maisonhaute)

et de 4 axes transversaux :

Axe 1. Cinétique électrochimique et modélisation, spectroscopie d'impédance (animateurs K. Ngo, L. Fillaud)

Axe 2. Développements instrumentaux et couplage de techniques (animateurs K. Ngo, I. Lucas)

Axe 3. Stockage électrochimique et conversion de l'énergie (animateurs O. Sel, C. Sanchez-Sanchez, I. Lucas)

Axe 4. Couches minces, traitement de surface et corrosion (animateurs J. Pulpytel, M. Tran, A. Pailleret)

Spectroscopie Raman; corrosion ; passivité ; polyaniline ; électrochromisme ; électrode modifiée ; anatase ; cellules solaires

Thème 1 : Microsystèmes et électrochimie multiéchelle pour la caractérisation des matériaux

Animateur : V. Vivier (DR)

Participants : F. Huet (PR), M. Keddam (DR bénévole), P. Letellier (PR émérite), J. Mouton (enseignant-chercheur EPF), K. Ngo (MdC-HDR), C. Sánchez-Sánchez (CR-HDR), E. Sutter (PR bénévole), M. Tran (CR), H. Takenouti (DR bénévole), M. Turmine (MdC-HDR), B. Tribollet (DR émérite)

Cette thématique de recherche a pour principal objectif la caractérisation des propriétés électrochimiques des matériaux dans différents milieux et à différentes échelles. Elle est basée sur l’utilisation de techniques électrochimiques résolues en temps et/ou dans l’espace, mettant en œuvre une instrumentation adaptée pour aborder de manière originale les problématiques du transfert d’électrons et du vieillissement des matériaux. Ainsi, notre approche repose sur la compréhension des mécanismes réactionnels à l’interface électrode/solution que ce soit pour des systèmes modèles (développement de l’utilisation des liquides ioniques, fabrication et utilisation de systèmes microfluidiques en électrochimie…) ou des systèmes ouvrant sur des applications industrielles (caractérisation de matériaux pour l’énergie, étude des processus de corrosion…). Les exemples présentés ci-dessous, dont certains travaux sont issus de collaborations nationales ou internationales, sont représentatifs de notre activité de recherche.

Thème 2 :  Matériaux et Interfaces : Fonctionnalité et Electrochimie (MATTERFEEL)

Animateur scientifique : C.Debiemme-Chouvy(DR)

Participants : F. Arefi-Khonsari(PR), H. Cachet (DR Bénévole UPMC), H. Cheap-Charpentier(enseignant-chercheur EPF), C. Deslouis (DR Émérite), O. Horner(enseignant-chercheur EPF, HDR), A. Pailleret (MdC-HDR), H. Perrot (DR), J. Pulpytel (MdC-HDR), O. Sel (CR).

Nos activités de recherche

Nos activités de recherche sont basées d’une part sur l’élaboration de matériaux en couches minces par voie électrochimique ou par une méthode électroassistée ou par plasma et, d’autre part, sur la caractérisation de ces matériaux synthétisés en vue d’applications ciblées telles que l’énergie, l’environnement et la santé.

• Matériaux nanostructurés pour l’énergie
• Films anticorrosion et/ou antifouling
• Interface en milieu naturel ou industriel

Thématique 3 : De la Réactivité Electrochimique Aux Mécanismes Moléculaires (DREAMM)

Laure Fillaud, Suzanne Joiret, Ivan Lucas, Emmanuel Maisonhaute

Notre thématique se concentre sur la mise en place de méthodes innovantes pour comprendre la réactivité électrochimique de systèmes moléculaires complexes. Nous possédons des savoir-faire complémentaires nous permettant de synthétiser à façon des molécules ou nanoparticules, de modéliser les mécanismes mais aussi de concevoir des instrumentations originales pour dépasser les frontières classiques de l'électrochimie.

Les activités phares de notre thématique concernent

• Spectroscopie Micro- et NanoRaman
• Electrochimie ultra-rapide
• Radiolyse et électrochimie

Quelques projets

ANR

• Projet « CarLIB »  - Financement ANR JCJC (2016-2018) - "Couplage AFM et Spectroscopie Raman aux techniques électrochimiques en vue du diagnostic pointu des batteries Li-ion" - Plus de détails sur : http://www.agence-nationale-recherche.fr/projet-anr/?tx_lwmsuivibilan_pi2%5BCODE%5D=ANR-15-CE05-0002
•  Projet « FastGiant »  - Financement ANR (2017-2020) - "Mécanisme de transfert d'électrons Ultrarapide dans les Polyrotaxanes géants" - Plus de détails sur : https://www.lise.upmc.fr/node/213

LabExs

• Projet « BioCal » -  LabExs Matisse et Michem (2017) - "Caractérisation sur biopsies de calcifications associées aux pathologies rénales : Analyse par techniques spectroscopiques Raman avancées"- Plus de détails sur : http://michem.sorbonne-universites.fr/fileadmin/user_upload/recherche/instrumentation/BIOCAL-IvanLUCAS.pdf

Europe

• Projet « ENSOM » -  Marie-Curie FP7 (2015) - "Electrochemical Near-fied Scanning Optical Microscopy / Manipulation and characterization at the nanoScale"- Plus de détails sur : https://cordis.europa.eu/project/rcn/110289_en.html

International Society of Electrochemistry award (ISE) "Yound researcher in Electrochemistry" for Ivan T. Lucas

Ivan T. LUCAS, Assoc. Prof. at Sorbonne University, received the ISE award : Young Researcher in Electrochemistry

The French section of the International Society of Electrochemistry (ISE) and the "Electrochemistry" subdivision of the Société Chimique de France (SCF)  awarded Ivan LUCAS from LISE as "Young Electrochemistry Researcher" at the occasion of the Electrochemistry Days 2019 in Toulouse. Applications have been examined by a Scientific Committee composed of members of the Bureau of the « Electrochemistry » subdivision of the SCF and French experts of the ISE.

 Chimie Physique et Chimie Analytique de Paris-Centre 388

Locaux

Pôles de compétitivité et réseaux : Adancity, C'NANO idF

Nationaux

Participation à des programmes européens ou internationaux : Bourse Marie Curie (Biocor), programmes COST, ALFA...

Internationaux

Exemples de collaborations internationales :

• Centro de Investigacion y Desarrolo Technologico en Electroquimica (Mexique)
• Instituto de Electronica Aplicada (Espagne)
• Université de Béjaïa (Algérie)
• Istituto per l'Energetica e le Interfasi (Italie)
• Université de Floride (USA)
• Centre de recherches et des Technologies des Eaux (Tunisie)
• Fondazione Brono Kessler Trento (Italie)
• Université de Mazandaran (Iran)
• Institut Technologique de Tokyo (Japon)

IFREMER, CEA, IFP, INSERM, Arcelor-Mittal, Gaz de France, PSA, Vallourec, AREVA, Véolia, Saint-Gobain, Air Liquide, BKG, HEITO, EDF, Technip, Altis Semi-Conducteurs, DaimlerChrystel, Total, EADS, Michelin, CALOR, Sarrel, Corrodys, Plasmatreat...

Equipement

• Spectromètre microRaman : Horiba « LabRaman HR800 Evolution »  - 4 lignes laser : 473, 532, 633, 785nm, mesures ultrabasse fréquence 5 cm^-1, résolution spectrale : 0,5 cm^-1, 2 détecteurs : caméra EM-CCD Andor Newton, caméra Horiba Syncerity , platine XY pour cartographie de composition.
• Spectromètre microRaman : Horiba « LabRaman300 (ligne laser 633 nm)
• Microscopie à balayage de sonde (SPM) : AIST « Smart SPM » et « Combiscope »  - Modes AFM, STM, Tuning Fork, mesures électriques (KPFM, CS-AFM…).
• Mesures AFM/Raman co-localisées ou TERS : AIST « Omegascope » et « TIOS »

Savoir-faire

• Topographie d’échantillons (STM) avec une résolution atomique ou moléculaire
• Mesures SPM couplées aux mesures électrochimiques - AFM (3 électrodes),STM (4 électrodes), développement des mesures SECM
• Cartographie de composition chimique par spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS, SHINERS) et de pointe (TERS)  - Résolution nanométrique (NanoRaman), mesures en milieu liquide, couplage aux méthodes électrochimique (EC-SERS, EC-TERS).
• Impédance Raman
• Contacts atomiques et moléculaires

Prestations proposées :

Collaboration de recherche  de service de MEB : images et analyse à l'échelle nanoscopique, plaquette disponible sur www.lise.upmc.fr

PUBLICATIONS 2018

W. Qafsaoui, A. Et Taouil, M.W. Kendig, H. Cachet, S. Joiret, H. Perrot, H. Takenouti
Coupling of electrochemical electrogravimetric and surface analysis techniques to study dithiocarbamate/bronze interactions in chloride media
Corrosion Science, 130 (2018) 190-202. (10.1016/j.corsci.2017.10.034) (hal-01643537)

S. Pedram, H.R. Mortaheb, F. Arefi-Khonsari
Plasma treatment of polyethersulfone membrane for benzene removal from water by air gap membrane distillation
Environmental Technology, 39 (2018) 157-171. (10.1080/09593330.2017.1296896) (hal-0161013)

B. Delavaux-Nicot, H. Ben Aziza, I. Nierengarten, T.M.N. Trinh, E. Meichsner, M. Chessé, M. Holler, R. Abidi, E. Maisonhaute, J.F. Nierengarten
A rotaxane scaffold for the construction of multiporphyrinic light-harvesting devices
Chemistry A European J., 24(2018)133-14. (10.1002/chem.201704124) (hal-01721758)

M. Steffenhagen, A. Latus, T.M.N. Trinh, I. Nierengarten, I.T. Lucas, S. Joiret, J. Landoulsi, B. Delavaux-Nicot, J.F. Nierengarten, E. Maisonhaute
A rotaxane scaffold bearing multiple redox centers : synthesis, surface modification and electrochemical properties
Chemistry A European J., 24 (2018) 1701-1708. (10.1002/chem.201705245) (hal-0172280)

C. Debiemme-Chouvy, A. Fakhry, F. Pillier
Electrosynthesis of polypyrrole nano/micro structures using an electrogenerated oriented polypyrrole nanowire array as framework
Electrochim. Acta, 268(2018) 66-72. (10.1016/j.electacta.2018.02.092) (hal-01745694)

UPMC

CNRS