La spectroscopie vibrationnelle est une technique clé pour sonder les sites d’absorption de molécules, leurs configurations, les intermédiaires réactionnels et les mécanismes d’interaction molécule/substrat. Ceci est tout particulièrement vrai dans le contexte de la réactivité de surface des oxydes qui est pilotée par les propriétés acido-basiques des sites de surface et des défauts. En parallèle à des calculs atomistiques, les fréquences et les variations d’intensité des bandes d’absorption intra-moléculaires (stretching/bending) peuvent être utilisées comme une sonde directe de la nature des faces cristallographiques, des sites d’adsorption (défauts ponctuels, crans, marches) et de l’interaction de la molécule avec la surface.
L’équipe a développé deux enceintes à vide dédiées à la spectroscopie dans la gamme de l’infra-rouge proche et moyen. Elles sont équipées de spectromètres Vertex 70 de Bruker, de détecteurs MCT ou InGaAs et de boîtes optiques purgées.
La première est consacrée à l’analyse en mode transmission d’échantillons à haute surface spécifique, sous forme de pastilles de poudres. La spécificité du montage est l’analyse en atmosphère contrôlée de l’ultra-vide jusqu’à des pressions de l’ordre de la centaine de mbar de gaz tels H2O, H2, CO. L’enceinte d’analyse est couplée à une chambre de préparation ultra-vide où l’échantillon peut être dégazé jusqu’à 1200K dans un four clos fait-maison. Grâce à un cryostat He pulsé, il est possible également de réaliser des absorptions à très basses températures.
Légende 1 : Enceinte à vide dédiée à la spectroscopie vibrationnelle infra-rouge en transmission. © INSP – Cécile Duflot
La seconde enceinte est conçue sur une géométrie en réflexion rasante à 85° pour l’analyse des cristaux en configuration de réflectivité différentielle. L’échantillon est monté sur un manipulateur multi-axes muni d’un four résistif (1200K) et d’un bloc de refroidissement à l’azote liquide (100K). L’échantillon peut être préparé par bombardement ionique/recuit. Il fait face à un spectromètre de masse quadrupolaire (RGA Stanford) et des cellules d’évaporation. Des mesures de réflectivité différentielle UV-visible (incidence 45°) peuvent être réalisées en parallèle à l’acquisition infra-rouge. Ce montage peut être transféré sur les lignes de lumière infra-rouge du synchrotron SOLEIL. L’idée est d’utiliser la brillance et la stabilité du rayonnement synchrotron dans la gamme spectrale de l’infra-rouge lointain (~100-800 cm-1) pour aller sonder les modes vibrationnels spécifiques à la liaison adsorbat-substrat.
Légende 2 : Enceinte à vide dédiée à la spectroscopie vibrationnelle infra-rouge en réflexion. © INSP – Cécile Duflot
Contacts
- Stéphane Chenot : stephane.chenot(at)insp.jussieu.fr
- Rémi Lazzari : remi.lazzari(at)insp.jussieu.fr
- Slavica Stankic : slavica.stankic(at)insp.jussieu.fr
