Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le couplage de l'électrochimie avec les techniques d'analyse de surface de la microscopie en champ proche a permis de décupler les moyens d'études et de réalisation de phénomènes électrochimiques interfaciaux, d’abord à l’échelle micrométrique, puis nanométrique, voire même atomique. La microscopie à effet tunnel (STM) et la microscopie à force atomique (AFM) sont deux techniques à balayage de sonde qui ont été rapprochées de l’électrochimie et sont devenues incontournables. Les caractérisations ainsi rendues accessibles sont alors physiques, et plus spécifiquement, morphologiques, mécaniques, électriques ou encore physico-chimiques (forces de surfaces) selon la technique et son mode de fonctionnement utilisés.
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The coupling of electrochemistry with surface analysis techniques of the near-field microscopy has allowed for a significant increase in the means of studying and implementing interfacial electrochemical phenomena, at the micrometer, nanometer and even atomic scale. The scanning tunneling spectrometry (STM) and the atomic force spectrometry (AFM) are two probe-scanning techniques which have become involved in electrochemistry and therefore become essential. The characterizations thus made available are then physical and more specifically morphological, mechanical, electrical or physico-chemical (surface forces) according to the techniques and functioning mode used.
Auteur(s)
-
Alain PAILLERET : Maître de conférences à l'université Pierre et Marie Curie
-
Sophie GRIVEAU : Maître de conférences à l'École nationale supérieure de chimie de Paris
-
Fethi BEDIOUI : Directeur de recherche au CNRS
INTRODUCTION
Pour enrichir et compléter ses capacités de caractérisation électrochimique locale de la réactivité électrochimique , afin d'accroître encore son rôle dans le développement des nanosciences, l'électrochimie a dû très rapidement faire appel, voire s'associer, à des techniques performantes d'analyse de surface permettant, si possible en simultané, l'analyse physico-chimique locale in situ, avec une résolution spatiale optimale, des interfaces électrochimiques de type conducteur/solution, et plus généralement solide/solution. Notons que ces différentes exigences ont souvent mené à l'exclusion des microscopies électroniques tantôt pour leur manque de résolution, tantôt pour leur fonctionnement astreint au vide primaire. C'est dans ce contexte que les techniques dites « à balayage de sonde » sont progressivement devenues incontournables dans les études de processus électrochimiques interfaciaux, dans un premier temps à l'échelle micrométrique, puis, dans un second temps, à l'échelle nanométrique voire atomique.
Des efforts considérables ont ainsi été réalisés pour rapprocher l'électrochimie des deux techniques à balayage de sonde (ou SPM en anglais) à peine plus anciennes que la SECM que sont la microscopie à effet tunnel (STM) et la microscopie à force atomique (AFM). Ces efforts ont consisté à montrer comment ces deux techniques ont permis de décupler les apports de l'électrochimie dans le domaine des nanosciences en lui procurant des moyens de générer, modifier et surtout caractériser très largement des interfaces électrochimiques nanostructurées ou nanofonctionnalisées ainsi que des nanoobjets électrogénérés, non plus globalement mais très localement avec une résolution nanométrique, voire atomique selon les conditions de travail et la technique retenues. Les caractérisations ainsi rendues accessibles sont alors physiques, et plus spécifiquement, morphologiques, mécaniques, électriques ou encore physico-chimiques (forces de surfaces) selon la technique et son mode de fonctionnement utilisés.
Ce chapitre introduit précisément les couplages AFM/électrochimie et STM/électrochimie ainsi que leurs applications les plus développées.
un tableau des abréviations est présenté en fin d'article.
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Présentation
Couplages
En anglais
5. Conclusion
Le couplage de l'électrochimie, et plus particulièrement d'un dispositif de mesures électrochimiques locales (inspirée de la SECM) avec les techniques d'analyse de surface que sont les microscopies en champ proche (AFM et STM principalement) constitue un moyen astucieux et potentiellement puissant de décupler les moyens d'études et de réalisation de phénomènes électrochimiques aux interfaces électrochimiques avec une résolution optimale, si possible nanométrique. Si le couplage de l'AFM et de la STM avec un contrôle électrochimique de l'échantillon ne présente pas de verrou technologique a priori, son utilisation nécessite une grande maîtrise de ces deux techniques en milieu électrolytique ainsi qu'une capacité d'analyse rigoureuse, fine et pertinente des phénomènes observés et des mesures obtenues. C'est pour cette raison que ces couplages sont encore principalement utilisés par des spécialistes (encore peu nombreux) à la fois de ces deux techniques et de l'électrochimie. Les couplages impliquant l'AFM et la STM avec une sonde électrochimique voient pour l'instant leur développement freiné par la difficulté majeure que constitue l'élaboration de sondes mixtes AFM/électrochimique ou STM/électrochimique, sachant que l'objectif de ces deux couplages (et peut-être surtout du couplage AFM/sonde électrochimique) est de conserver les capacités individuelles des deux types de sondes afin de pouvoir coupler les informations qu'elles peuvent apporter conjointement.
L'objet de cet article a été de montrer l'état de l'art de l'électrochimie locale et son évolution de l'échelle micrométrique à l'échelle nanométrique, mais aussi d'identifier comment et à quelles problématiques les microscopies électrochimiques peuvent répondre. Ainsi, ce chapitre fait également apparaître les limites actuelles de ces techniques et couplages et permet ainsi sans doute de prévoir quelles seront leurs prochaines évolutions.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
SALVAN (F.) - THIBAUDAU (F.) - * - [P 895] Techniques de l'Ingénieur (1999).
FUKUMA (T.) - KILPATRICK (J.I.) - JARVIS (S.P.) - * - Rev. Sci. Instr., 77, p. 123703 (2006).
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JONES (C.E.) - MACPHERSON (J.V.) - BARBER (Z.H.) - SOMEKH (R.E.) - UNWIN (P.R.) - * - Electrochem. Commun., 1, p. 55 (1999).
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LUGSTEIN (A.) - BERTAGNOLLI (E.) - KRANZ (C.) - KUENG (A.) - MIZAIKOFF (B.) - * - Appl. Phys. Lett., 81, p. 349 (2002).
KUENG (A.) - KRANZ (C.) - MIZAIKOFF (B.)...
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