Equipe PIXEL

Les activités de recherche de l’équipe concernent l’étude de la réactivité chimique et électrochimique à des échelles micro- et nanométriques, en s’appuyant sur des instruments innovants tels que les micro/nano-sondes électrochimiques et des microscopies optiques à haute résolution. Ces travaux s’inscrivent dans des thématiques d’intérêt sociétal, notamment le stockage et la conversion d’énergie ainsi que la corrosion, tout en développant des méthodologies avancées intégrant modélisation et intelligence artificielle

Electrocatalyse

Les propriétés électrocatalytiques de catalyseurs moléculaires ou inorganiques (comme les nanoparticules) sont étudiées à des échelles micro- et nanométriques, dans le but de mieux comprendre et contrôler leur fonctionnement. Les travaux portent notamment sur des réactions telles que la réduction de l’oxygène ainsi que les réactions d’oxydation et de réduction de l’eau.

Afin de quantifier et de comprendre l’activité intrinsèque des catalyseurs en conditions opérationnelles, des méthodologies spécifiques sont développées. Celles-ci reposent principalement sur des approches combinant des microscopies optiques, électroniques et des sondes locales électrochimiques, permettant à la fois d’analyser les transformations structurelles et compositionnelles à des résolutions sub-nanométriques et d’élucider les mécanismes réactionnels souvent complexes associés à ces réactions. Enfin, des simulations numériques et des techniques d’intelligence artificielle sont également mises à profit pour approfondir la compréhension et la quantification des mécanismes impliqués.

Publications significatives:

J-M. Noël, N. Kostopoulos, C. Achaibou, C. Fave, E. Anxolabéhère Mallart, F. Kanoufi, Probing the activity of Fe‐peroxo porphyrin intermediates in reaction layer during electrochemical reductive activation of O2, Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 16376-16380, https://doi.org/10.1002/anie.202004977

L. Godeffroy, J.-F. Lemineur, V. Shkirskiy, M. Miranda Vieira, J.-M. Noël, F. Kanoufi, Bridging the Gap between Single Nanoparticle Imaging and Global Electrochemical Response by Correlative Microscopy Assisted By Machine Vision, Small Methods, 2022, 6 , 2200659, https://doi.org/10.1002/smtd.202200659

L. Godeffroy, P. Ciocci, N. Ortiz Peña, D. Alloyeau, J.-M. Noël, J.-F. Lemineur, F. Kanoufi., Imaging the Footprint of Nanoscale Electrochemical Reactions for Assessing Synergistic Hydrogen Evolution., Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 135, e202304950,  https://doi.org/10.1002/anie.202304950

Stockage d’énergie

Les processus de charge et décharge de matériaux sont ici observés en condition de fonctionnement à des échelles nanométriques pour mieux appréhender les mécanismes associés à ces phénomènes.  L’opto-électrochimie est explorée afin d’imager localement les processus électrochimiques impliqués et de suivre leur influence sur l’intégrité des matériaux. Le développement récent de la microscopie iSCAT permet notamment de détecter des objets nanométriques et d’étudier des phénomènes clés comme la production et le stockage d’hydrogène ou la formation de nanoalliages. Dans cette perspective, des avancées instrumentales visent à appliquer ces méthodes à des dispositifs à grande échelle, notamment les batteries et les électrolyseurs. En parallèle, des techniques corrélatives de microscopie permettent d’observer avec précision les transformations des matériaux électrochimiques, offrant une compréhension accrue des mécanismes qui influencent la performance des systèmes de stockage d’énergie.

Publications significatives:

S. Redor, L. Godeffroy, G. Rousse, A. M. Abakumov, B. Li, F. Kanoufi, J.-M. Tarascon, Electrochromic Corundum-like Compound Based on the Reversible (De)insertion of Lithium: Li2Ni2W2O9, Journal of the American Chemical Society, 2023 145 (23), 12823-12836, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c03631

M. Moghaddam, L. Godeffroy, J. J. Jasielec, N. Kostopoulos, Noël J.-M., Piquemal J.-Y., Lemineur J.-F., Peljo P., Kanoufi F., Scanning electrochemical microscopy meets optical microscopy: probing the local paths of charge transfer operando in booster-microparticles for flow batteries, Small, 2024, 20, 2309607, https://doi.org/10.1002/smll.202309607

A. Singh, L. Ouassi, K. Allemang, J.-F. Lemineur, O. Sel, F. Kanoufi, C. Laberty-Robert, Unlocking self-discharge: Unveiling the mysteries of electrode-free Zn-MnO2 batteries with advanced in situ techniques in mild acid aqueous electrolytes,
Journal of Power Sources, 2025, 625, 235585, https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.235585

Corrosion