Accueil

une_2026-04_reactivite-Chemin

2026-04-14T00:01:52+00:00

Repenser les interfaces électrochimiques

Rethinking electrochemical interfaces

Arsène Chemin et David Amans (équipe Luminescence) en collaboration avec des collègues de Berlin, ont publié un article intitulé "The role of the Helmholtz potential on electrocatalytic activity" dans la revue Nature Communications.

Arsène Chemin and David Amans (Luminescence team), in collaboration with colleagues from Berlin, have published an article entitled "The role of the Helmholtz potential on electrocatalytic activity" in the journal Nature Communications.

L’électrification de notre société est indispensable pour réduire les émissions de carbone et notre dépendance énergétique. Pour y parvenir, nous avons besoin d’électrocatalyseurs efficaces et durables — des matériaux qui permettent d’activer des réactions chimiques à l’aide de l’électricité, par exemple pour transformer le CO2 en produits utiles ou produire de l’hydrogène à partir d’eau.
Pourtant, nous ne comprenons pas encore clairement ce qui se passe à la frontière entre une électrode solide et un électrolyte liquide, là où ces réactions ont lieu. Cette interface est complexe, car elle implique à la fois la physique du matériau solide et la chimie du liquide. Dans ce travail, nous proposons un cadre unifié qui relie ces deux approches. Nous révélons l’origine fondamentale de la séparation des charges à l’interface, la formation de la double couche électrique et son influence sur le potentiel électrique local. Ce faisant, nous étendons le modèle classique de Butler–Volmer, utilisé pour décrire les réactions électrochimiques, et allons au-delà du principe traditionnel de Sabatier.
Cette nouvelle perspective permet une compréhension plus approfondie des réactions électrochimiques aux interfaces solide-liquide et pourrait guider la conception de matériaux plus performants pour des applications telles que l’électrocatalyse, les batteries et les technologies de conversion d’énergie.

The electrification of our society is essential to reduce carbon emissions and energy dependence. Achieving this requires efficient and durable electrocatalysts—materials that enable chemical reactions using electricity—for example to convert CO2 into useful products or to produce hydrogen from water.
However, we still lack a clear understanding of what happens at the boundary between a solid electrode and a liquid electrolyte, where these reactions take place. This interface is complex, as it involves both the physics of the solid material and the chemistry of the liquid. In this work, we introduce a unified framework that connects these two perspectives. We uncover the fundamental origin of charge separation at the interface, the formation of the electric double layer, and its impact on the local electric potential. In doing so, it extends the classical Butler–Volmer model used to describe electrochemical reactions and goes beyond the traditional Sabatier principle.
This new perspective provides a deeper understanding of electrochemical reactions at solid–liquid interfaces and could help guide the design of more efficient materials for applications such as electrocatalysis, batteries, and energy conversion technologies.

une_2026-03_piloter-Ybert

2026-03-26T00:01:50+00:00

Piloter des écoulements à l’aide de bactéries et d’aimants

Controlling fluid flows with bacteria and magnets

Cécile Cottin-Bizonne et Christophe Ybert (équipe Liquides et Interfaces), en collaboration avec des collègues de Saint Paul-Lez-Durance et de Riga, ont publié un article intitulé "Driven shear flow in biological magneto-active fluids" dans la revue Physical Review Letters.

Utiliser des micro-nageurs biologiques comme des entités contrôlables pour accomplir des tâches spécifiques est une idée qui semble émaner directement d’un roman de science-fiction et des propositions de Feynman sur des nano-robots chirurgiens du futur. Pourtant la plupart des micro-organismes sont capables de répondre à des signaux issus de leur environnement et se pose ainsi la question d’utiliser ces capacités pour domestiquer leur énergie de nage.
Nous avons pour cela utilisé des bactéries magnétotactiques, ayant la particularité de s’orienter dans un champ magnétique, telle une boussole, et de se concentrer dans les régions où la concentration en oxygène y est la plus favorable pour leur métabolisme. En les rassemblant sous forme de bande grâce à la répartition en oxygène, nous avons ainsi montré que l’orientation du champ magnétique permet de contrôler la génération d’écoulement simples dans le fluide. Ce résultat constitue un premier pas vers l’obtention de fluides pilotables.

Controlling fluid flows with bacteria and magnets

Cécile Cottin-Bizonne and Christophe Ybert (Liquids and Interfaces team), with colleagues from Saint Paul-Lez-Durance and Riga, published an article entitled "Driven shear flow in biological magneto-active fluids" in the journal Physical Review Letters.

Using living motile micro-organisms as controllable objects to perform dedicated tasks echoes SF literature and famous Feynman’s thoughts about nano-surgeons. Since micro-organisms naturally respond to environmental stimuli, we have explored how these taxes can be used to harvest their incoherent swimming energy.
Magnetotactic bacteria form a peculiar type of microorganism with the dual ability to orient as a compass needle in magnetic fields and to accumulate at locations corresponding to their preferred oxygen concentration. We demonstrated that once gathered into a band structure in response to the oxygen background, tuning the magnetic field orientation allowed us to generate controllable flows from simple shear to vortices. This is a first step towards the design of controllable fluids.

une_2026-03_aureole-Vincent

2026-03-18T07:01:56+00:00

Auréoles divergentes

Diverging halos

Joachim Trosseille, Hugo Bellezza et Olivier Vincent (équipe Liquides et Interfaces), ont publié un article intitulé "Coupled imbibition and evaporation of droplets deposited on a nanoporous layer" dans la revue Langmuir.

Une goutte d’eau déposée sur une surface nanoporeuse « transpire » à travers les pores, formant une zone humide annulaire (auréole ou halo) autour d’elle. Les auteurs ont observé que ce halo se comporte de manière inattendue en fonction de l’humidité ambiante : il peut s’étendre, se contracter, ou même diverger au-delà d’un seuil critique à cause d’effets liés au confinement nanométrique. En combinant théorie et expériences sur des fines couches nanoporeuses, les chercheurs montrent que l’humidité relative agit comme un véritable levier de contrôle pour moduler l’infiltration des liquides. Ces résultats pourraient avoir des applications variées, par exemple en récupération d’eau, conversion d’énergie, impression haute précision, ou développement de matériaux intelligents sensibles à l’humidité.

Diverging halos

Joachim Trosseille, Hugo Bellezza and Olivier Vincent (Liquids and Interfaces team) have published an article entitled "Coupled imbibition and evaporation of droplets deposited on a nanoporous layer" in the journal Langmuir.

A water droplet deposited on a nanoporous surface wicks through the pores, forming an annular wet zone (or halo) around itself. The authors observed that this halo behaves unexpectedly depending on ambient humidity: it can expand, contract, or even diverge beyond a critical threshold due to nanoscale confinement effects. By combining theory and experiments on thin nanoporous layers, the researchers demonstrate that relative humidity acts as a key control parameter for tuning liquid infiltration. These findings could lead to diverse applications, including in areas such as water harvesting, energy conversion, high-precision printing, or the development of humidity-responsive smart materials.

une_2026-02_nanodiamants-Chemin

2026-03-03T00:01:26+00:00

Recycler le CO₂ grâce aux électrons des nanodiamants

Recycling CO₂ using nanodiamond electrons

Arsène Chemin (équipe Luminescence) en collaboration avec des collègues de plusieurs pays européens a publié un article intitulé "Intrabandgap states engineering in functionalized nanodiamond to generate solvated electrons for photocatalysis under solar illumination " dans la revue Advanced Functional Materials.

Le diamant peut émettre des électrons solvatés, des réducteurs extrêmement puissants capables de transformer le CO2. Mais il ne fonctionne normalement que sous ultraviolets profonds, très peu présents dans la lumière solaire. En modifiant la surface de nanodiamants, nous avons introduit des états électroniques au sein de leur bande interdite, leur permettant d’absorber la lumière visible. Nous montrons surtout que la génération d’électrons sous illumination solaire ne dépend pas uniquement du matériau lui-même, mais d’un équilibre subtil des charges entre le nanodiamant, ses états de surface et l’eau environnante.
Ce travail pose les bases d’une catalyse solaire fondée sur le contrôle des interfaces à l’échelle nanométrique et sur la maîtrise des équilibres électroniques entre solides et liquides.

Recycling CO₂ using nanodiamond electrons

Arsène Chemin (Luminescence team), in collaboration with colleagues from several European countries, has published an article entitled "Intrabandgap states engineering in functionalized nanodiamond to generate solvated electrons for photocatalysis under solar illumination" in the journal Advanced Functional Materials.

Diamond can emit solvated electrons, which are extremely powerful reducing agents capable of transforming CO2. However, it normally only functions under deep ultraviolet light, which is very scarce in natural solar light. By modifying the surface of nanodiamonds, we have introduced electronic states within their bandgap, allowing them to absorb visible light.
Most importantly, we show that the generation of electrons under solar illumination depends not just on the material itself, but on a subtle balance of charges between the nanodiamond, its surface states, and the surrounding water. This work lays the foundation for solar catalysis based on the control of interfaces at the nanoscale and the mastery of electronic balances between solids and liquids.