Probing solid/electrolyte interfaces

Probing solid/electrolyte interfaces with single-charge nano-fluidics

Les processus de transport de charges à l’interface entre surfaces solides et électrolytes liquides sont au cœur de nombreuses applications énergétiques (énergie bleue, technologie hydro-voltaïque, super condensateurs, batteries…). Cependant, les principes fondamentaux régissant ces processus de transport de charges interfaciaux restent mal compris, en raison des fortes barrières expérimentales liées à l’exploration de ces dynamiques à l’échelle intime de l’interface.

L’objectif de ce projet est d’accéder au transport de la charge aux interfaces solide/liquide à l’échelle ultime de la charge unique. Notre stratégie repose sur l’application de techniques de microscopie à super résolution à molécule unique aux défauts fluorescents hébergés dans le nitrure de bore hexagonal (hBN), un matériau 2D à large bande. Nous avons récemment démontré que ce système peut être utilisé pour révéler la diffusion d’une seule charge de protons à l’interface hBN/eau, par l’activation successive de défauts de surface fluorescents ionisables hébergés à la surface du cristal. Nous tenterons ici d’associer ces techniques de microscopie d’une seule molécule avec des mesures de transport ionique et fluidique dans des dispositifs nanofluidiques. Cette combinaison unique nous permettra d’accéder au transport de charges de protons uniques sur la surface solide dans des conditions hors d’équilibre et de le corréler avec le transport ionique d’ensemble dans le nanocanal. Ces mesures à des échelles ultimes nous permettront d’obtenir des aperçus moléculaires sans précédent sur les processus de transport de charge aux interfaces solides/électrolytiques fluides, entraînées électriquement et confinées.

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