Daniel TORRES MORILLO - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Insights into Electrochemical Nucleation & Growth: New Perspective from Local Electrochemistry"
Résumé: 
La nucléation et la croissance électrochimiques (N&CE) sur des sites actifs de surface constituent un processus complexe et dynamique, au coeur de nombreuses recherches fondamentales et applications technologiques. Pourtant, les approches traditionnelles reposent souvent sur des mesures macroscopiques qui négligent l’hétérogénéité intrinsèque des surfaces, limitant ainsi notre compréhension des dynamiques spécifiques à chaque site.
Cette thèse vise à combler cette lacune en proposant une approche localisée et à haut débit, fondée sur la Scanning Electrochemical Cell Microscopy (SECCM), enrichie par une microscopie haute résolution co-localisée, des analyses statistiques approfondies et une modélisation analytique. Cette stratégie permet une interprétation statistique du processus de nucléation à l’échelle locale. En résolvant le comportement électrochimique à l’échelle microscopique, nous montrons que la nucléation n’est pas gouvernée par un taux unique et uniforme, mais par une distribution d’activités propres aux sites, influencées par la structure et l’état de préparation de la surface. Nous établissons que cette dispersion des cinétiques de nucléation évolue avec le surpotentiel et les traitements de surface, et introduisons un cadre basé sur des distributions statistiques pour quantifier cette variabilité.
Cette approche permet de relier l’activité locale aux réponses macroscopiques, ouvrant la voie à une intégration des aspects stochastiques et déterministes de la N&CE. Ce travail souligne l’importance de reconnaître l’hétérogénéité des surfaces et son impact sur les taux de nucléation et les processus d’électrodéposition. Il propose une nouvelle perspective sur le rôle de l’état de surface dans la formation de phases électrochimiques, ainsi qu’un cadre conceptuel pour intégrer ces informations dans une compréhension renouvelée du phénomène. En corrélant les descripteurs électrochimiques aux caractéristiques physiques des nanoparticules métalliques, nous faisons le lien entre les observations microscopiques et les résultats macroscopiques.
Cette recherche ouvre ainsi de nouvelles perspectives et fournit des outils méthodologiques pour l’étude de la N&CE, en déplaçant l’attention des modèles moyennés vers des analyses localisées, riches en données. Les méthodologies développées fournissent les bases de stratégies prédictives et maîtrisées en fabrication électrochimique, applicables à un large éventail de phénomènes interfaciaux, offrant ainsi un nouveau regard sur d’anciens paradigmes.