BIP (Marseille)

Spectroscopie RPE pour la caractérisation des matériaux photo(électro)catalytiques

Contact

Bioénergétique et Ingénierie des Protéines (BIP)
31 Chemin Joseph Aiguier
13402 Marseille

Dans le cadre de LUMA, le BIP propose l’accès à sa plateforme RPE IMM-BIP qui permet l’analyse et la caractérisation des matériaux et biomatériaux de rupture tels que catalyseurs et photocatalyseurs multiélectronique pour la synthèse de carburants, photosensibilisateurs et vecteurs pour applications thérapeutiques, mécanismes de photodégradation.

La spectroscopie RPE est la technique de choix pour analyser les propriétés électroniques, magnétiques et structurales des matériaux, de leurs états excités et des intermédiaires catalytiques explorés dans le cadre de LUMA. Les informations de haute résolution qu’elle apporte sur les états paramagnétiques (radicaux, centres métalliques, états triplets, défauts) générés par processus rédox ou photorédox sont cruciales pour répondre aux défis d’optimisation de matériaux photoactifs innovants, de leurs précurseurs, et pour leur intégration dans des dispositifs fonctionnels. Combinant un ensemble de spectromètres multifréquences (bandes X, 10GHz ; Q, 35 GHz ; W, 95 GHz) fonctionnant en mode continue ou impulsionnel, couplés à des systèmes d’irradiation in situ, elle permet de réaliser l’ensemble des expériences de RPE et doubles résonances électrons-noyaux et électrons-électrons les plus avancées (ENDOR, ESEEM, HYSCORE, ELDOR-DEER).

Les développements en cours permettent le couplage des méthodes d’électrochimie et photoélectrochimie sur film avec la RPE par l’implantation de dispositif électrochimique directement au sein des cavités résonnantes RPE.  L’ensemble permet d’analyser au plus finement in situ et operando les mécanismes de transfert d’électrons, de protons, de transitions conformationnelles mis en jeu dans les matériaux nanostructurés ou hybrides, les complexes métalliques bioinspirés, les polymères, pour leur caractérisation, leur optimisation, et l’analyse de leur évolution sous différents facteurs (vieillissement, excitation, irradiation, transition de spin, transition structurales).

Equipements ouverts à l’accueil dans le cadre de LUMA


Ensemble de spectromètres
RPE multifréquence (4-95 GHz) opérant en mode continu ou pulsé de 4.2 à
300K

ELEXSYS E580 pulsé multifréquence bandes X (10 GHz), Q (35 GHz) et W (95 GHz), conditions cryogéniques (He liquide).

ELEXSYS E500 I mode continu multifréquence (bandes S, X, Q soit 4, 10 et 35 GHz), conditions cryogéniques (He liquide).

ELEXSYS E500 II bande X (10 GHz) mode continu et en conditions cryogéniques (N2 liquide).

Magnettech ESR5000 bande X (10 GHz) mode continu et à température ambiante

ELEXSYS E580 pulsé multifréquence bande X (10 GHz) et Q forte puissance (35 GHz -50 W) conditions cryogéniques (He liquide). Implantation fin 2024.


Dispositifs d’irradiation dans cavités RPE à fenêtre optique (lampes UV et visible Xénon, fibre optique, filtres passe-haut)

Dispositifs de manipulation et préparation d’échantillons sous atmosphère contrôlée (boite à gants, pO2<1ppm) avec banc de titrage rédox et congélation rapide.

Cryoconservation d’échantillons (N2 liquide, congélateurs à -80°C)

Dispositifs électrochimiques et photoélectrochimiques couplés à la RPE : implantation courant 2025.

Les autres plateformes OPERANDO/PROTOTYPAGE

INFRASTRUCTURE
OPERANDO/PROTOTYPAGE

 IBS (Grenoble) 
IBS (Grenoble) 
RMN haut champ couplée à l’illumination par laser in situ
 ICP (Orsay) 
ICP (Orsay) 
Couplage entre spectrométrie de masse et excitation par laser infra-rouge
 LCBM (Grenoble) 
LCBM (Grenoble) 
Prototypage, caractérisation et essais de dispositifs photo-électro-catalytiques
 Ircelyon (Lyon) 
Ircelyon (Lyon) 
Caractérisation des propriétés de systèmes catalytiques sous illumination
 LAMS (Paris) 
LAMS (Paris) 
Plateforme de photo vieillissement permettant de mieux comprendre la photo dégradation
 ISM (Talence)
ISM (Talence)
Instrumentation optique non-linéaire, optique ulta-rapide, nanophotonique, processus femtosecondes