Méthodes spectroscopiques opérando

Description

Les méthodes spectroscopiques in situ et operando permettent de suivre l’évolution des matériaux en temps réel et en conditions de fonctionnement. Cela permet la compréhension fondamentale des mécanismes des fonctionnement dans des systèmes avancées utiles pour la transition énergétique, comme les catalyseurs ou les cellules solaires par exemple. 

Plusieurs méthodes spectroscopiques peuvent être utilisées en mode in situ et/ou operando pour explorer la relation structure-propriétés dans des matériaux en conditions de fonctionnement. La spectroscopie d’absorption des rayons X, la microscopie électronique, la spectroscopie de photoélectrons X, la microscopie et spectroscopie à force atomique (AFM) sont des exemples. L’objectif de ce cours, est de présenter aux étudiants les techniques in situ et operando les plus utilisées en science des matériaux.

Les aspects suivants seront abordés :

• Les différences entre les méthodes classiques et in situ et operando : quand est-ce que c’est utile de faire
  recours aux techniques operando ?
• Les différents types de méthodes in situ et operando, et les différentes propriétés des matériaux visées.
• L’importance de la résolution temporelle pour le suivi des cinétiques.
• Les instruments (synchrotrons et microscopes électroniques et AFM) sur lesquels on peut effectuer des caractérisations in situ et operando.

Compétences visées :

• Une bonne connaissance des méthodes operando actuellement utilisées.
• Identifier quelle méthode operando est la plus adaptée pour un système donné.
• Analyser des données operando, et tirer des conclusions sur les mécanismes observés

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English version - Operando Spectroscopic Methods (16h)

In situ and operando spectroscopic methods enable to follow the evolution of materials in real time and under
working conditions. This allows to understand the structure-properties relationship in materials relevant for the
energy transition, such as catalysts or solar cells.

Several spectroscopic methods will be presented, such as X-ray absorption spectroscopy, electron microscopy, Xray
photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy and atomic force spectroscopy (AFM). The aim of these
lectures is to introduce students to the in situ and operando techniques most widely used in materials science.

The following aspects will be covered:

• The differences between conventional and in situ and operando methods: when is it useful to use operando
  techniques?
• The different types of in situ and operando methods, and the different material properties involved.
• The importance of time resolution for following kinetics.

• The instruments (synchrotrons and electron and AFM microscopes) on which in situ and operando characterizations are carried out.

Targeted skills:

• A good knowledge of operando methods currently in use.
• Identify which operando method is most suitable for a given system.
• Analyze operando data, and draw conclusions about the mechanisms observed.

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