Bien qu'il y ait eu beaucoup de développement technologique dans ce domaine ces dernières années, il reste encore des progrès à faire et un long chemin vers des applications industrielles à grande échelle.

Des scientifiques du pôle d'excellence RESOLV de l'université de la Ruhr à Bochum et de l'École normale supérieure de Paris ont découvert deux nouveaux aspects pour contrôler et ainsi optimiser les réactions électrochimiques aux interfaces électrifiées.

Ils décrivent leurs résultats dans le Journal of the American Chemical Society .L'article a été choisi par la revue pour figurer sur la couverture.

Spectroscopie sensible aux surfaces

Afin de comprendre le comportement complexe aux interfaces électrifiées, l’équipe a examiné un paramètre critique, appelé constante de dissociation acide (pKa) des molécules aux interfaces métal/eau électrifiées. Alors que dans les solutions massives, cette valeur est bien connue, il a été émis l'hypothèse que ce paramètre, essentiel pour la chimie acide/base, pouvait être très différent au voisinage des électrodes. Cependant, mesurer les valeurs de pKa dans des conditions électrochimiques est un défi expérimental.

Pour résoudre ce problème, le groupe de Havenith a combiné des techniques avancées de spectroscopie spécifique à la surface, notamment la spectroscopie Raman améliorée en surface (SERS), avec une modélisation théorique. Les résultats varient en fonction de la tension appliquée :la chimie acide-base aux interfaces électrifiées est clairement différente de la chimie dans la solution globale.

Couche hydrophobe et champs électriques puissants

Leurs résultats mettent en évidence deux mécanismes clés régissant les réactions acido-basiques aux interfaces électrifiées :l’influence de l’hydrophobicité locale et l’impact des champs électriques locaux puissants. En analysant la protonation/déprotonation des molécules de glycine, les chercheurs ont observé une interface eau/eau hydrophobe proche de la surface métallique, conduisant à une déstabilisation des formes zwitterioniques de la glycine. Lorsque vous augmentez le potentiel appliqué, l'effet est amplifié.

Leurs résultats mettent en valeur les modifications des propriétés de solvatation locales aux interfaces métal/eau, ouvrant de nouvelles voies pour affiner la réactivité en électrochimie. Ces connaissances offrent de nouvelles opportunités pour optimiser les processus électrochimiques et concevoir de nouvelles stratégies de catalyse, car les deux facteurs peuvent être ajustés de manière contrôlée.