Electrochimie induite par activation plasmonique

Electrochemistry induced by plasmonic activation

• Auteur / Autrice : Zheyi Wang
• Direction : Fabien Miomandre
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2025
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : PPSM - Photophysique et Photochimie Supramoléculaires et Macromoléculaires
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay

Mots clés

Mots clés libres

Luminescence

Plasmonique

Électrochimie

Nanoparticule

Electrochemistry

Plasmonics

Nanoparticle

Luminescence

Résumé

L'électrochimie induite par plasmon est une thématique qui suscite un intérêt important dans le contexte actuel de remplacement des ressources fossiles. En effet, substituer au moins partiellement une source d'énergie électrique par une source d'énergie lumineuse potentiellement gratuite est économiquement et écologiquement souhaitable pour la production de carburants ou le fonctionnement de dispositifs. L'excitation par laser d'assemblage de nanoparticules métalliques est susceptible de générer cet effet grâce à l'injection de porteurs de charges qui peuvent ensuite conduire à une conversion redox. De ce point de vue, les mécanismes se rapprochent de la photoélectrochimie sur semi-conducteurs mais avec l'avantage d'utiliser des sources de lumière moins énergétique (dans le visible ou le proche infrarouge). Pour ce faire, le design des nanoparticules et leur assemblage sur la surface sont des points-clés. Ainsi, le projet de thèse sera réalisé en étroite collaboration avec le laboratoire MONARIS qui présente une expertise dans le design de nanoparticules et leurs caractérisations, notamment en microscopie électronique. Le travail de recherche comportera une partie dédiée à la réalisation de substrats plasmoniques par dépôts de nanoparticules métalliques de formes variées fonctionnalisées par des entités redox et/ou luminescentes. Une partie importante du projet consistera en l'étude des propriétés électrochimiques et photophysiques de ces substrats, grâce à un montage dédié combinant microscopies électrochimique et de fluorescence. Des études complémentaires par microscopie Raman couplées à l'électrochimie seront également envisagées dans un second temps.

Plasmon-induced electrochemistry is a topic that arouses significant interest in the current context of replacing fossil resources. Indeed, at least partially replacing a source of electrical energy with a source of potentially free light energy is economically and ecologically desirable to produce fuels or make devices. Laser excitation of metal nanoparticles is likely to generate this effect through the injection of charge carriers which can then lead to a redox conversion. From this point of view, the mechanisms are similar to photoelectrochemistry on semiconductors but with the advantage of using less energetic light sources (in the visible or near infrared). To do this, the design of the nanoparticles and their assembly on the surface are key points. Thus, the thesis project will be carried out in close collaboration with the MONARIS laboratory which has expertise in the design of nanoparticles and their characterizations, particularly in microscopy. The research work will therefore include a part dedicated to the production of plasmonic substrates by deposition of metal nanoparticles of various shapes functionalized by redox and/or luminescent entities. An important part of the project will consist of the study of the electrochemical and photophysical properties of these substrates, using a dedicated setup combining electrochemical and fluorescence microscopies. Additional studies by Raman microscopy coupled with electrochemistry will also be considered in a second step.