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Jul 01, 2023

Ange García

Les recherches de Garcia-Esparza offrent des informations uniques sur les catalyseurs pertinents pour la production d'énergie renouvelable et les matériaux émergents pour la microélectronique. Par Chris Patrick Analyser un catalyseur pendant qu'il le fait

Les recherches de Garcia-Esparza offrent des informations uniques sur les catalyseurs pertinents pour la production d'énergie renouvelable et les matériaux émergents pour la microélectronique.

Par Chris Patrick

Analyser un catalyseur pendant qu’il fait son travail dans une réaction chimique n’est pas une tâche facile. Au lieu de cela, les chercheurs s’appuient souvent sur des analyses « post-mortem », comparant le catalyseur avant et après une réaction et reconstituant ce qui lui est arrivé.

Angel Garcia-Esparza, cependant, utilise les rayons X produits par la source lumineuse de rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l'Énergie pour surveiller le comportement des catalyseurs et des matériaux énergétiques lors de réactions chimiques dans différents environnements, comme dans les énergies renouvelables. technologies de conversion et développement de la microélectronique de nouvelle génération.

Son travail lui a valu le Spicer Young Investigator Award 2023 du SSRL. Il est agréablement surpris de rejoindre la compagnie des précédents lauréats.

« J'ai lu la liste des gagnants précédents, et ce sont des gens extraordinaires et travailleurs. Je connais la qualité de la science réalisée au SLAC. Pour SSRL-SLAC, reconnaître notre travail n’est qu’un honneur », a déclaré Garcia-Esparza, scientifique du projet SSRL.

Mais il s'empresse également de souligner que son travail, qui implique de mener des expériences complexes aux stations finales SSRL et de développer des cadres théoriques pour interpréter des données sans précédent, n'est possible qu'avec l'étroite collaboration de sa communauté au SLAC.

«C'est comme une symphonie», dit-il. « Tout le monde s’entraide et fait sa part pour que tout fonctionne en harmonie. Mon nom figure sur le prix, mais c'est grâce au SLAC, et à notre groupe SSRL en particulier.

Angel Garcia-Esparza (Jacqueline Orrell/Laboratoire national des accélérateurs du SLAC)

Garcia-Esparza s'intéresse particulièrement au développement et à la caractérisation de catalyseurs pour les énergies renouvelables. Les électrocatalyseurs en particulier participent à une réaction chimique connue sous le nom de division de l'eau, dans laquelle l'électricité produite avec une forme d'énergie renouvelable, qu'il s'agisse du soleil, du vent ou de l'eau, est utilisée pour briser les molécules d'eau en hydrogène et en oxygène. L’hydrogène peut ensuite être stocké et utilisé comme forme d’énergie sans combustible fossile.

"Les électrocatalyseurs sont essentiels au développement d'une économie basée sur les énergies renouvelables, non seulement aux États-Unis, mais dans le monde entier", a déclaré Garcia-Esparza.

Le platine est l’un de ces électrocatalyseurs. Ce catalyseur est également utilisé dans les véhicules à pile à combustible. Pour l’une ou l’autre de ces applications, les chercheurs ont besoin que le platine reste stable pendant de longues périodes, quelles que soient les conditions.

Alors que les performances catalytiques du platine dans des conditions acides ont été minutieusement documentées, les études dans des conditions alcalines étaient beaucoup moins complètes. En utilisant la spectroscopie d'absorption des rayons X au SSRL, Garcia-Esparza et ses collègues ont montré comment le platine se dégrade plus rapidement dans des conditions alcalines.

"Il a comblé un manque de connaissances dans la compréhension des mécanismes de dégradation dans les environnements acides par rapport aux environnements basiques", a écrit Dimosthenis Sokaras dans la lettre de nomination de Garcia-Esparza. Sokaras, scientifique principal au SSRL, a nommé Garcia-Esparza pour « son dévouement, son approche innovante et ses recherches ».

Ses découvertes aideront les chercheurs à concevoir des catalyseurs plus efficaces et plus durables pour la conversion d’énergie, mais au-delà du platine.

Garcia-Esparza est également reconnu pour son étude de la dégradation d'un matériau différent, le bisulfure de molybdène bidimensionnel, dans le cadre d'un projet de recherche collaboratif entre Xiaolin Zheng de l'Université de Stanford et Sokaras financé par l'Institut Precourt de l'énergie. L’utilisation de ce matériau atomiquement mince permettrait à la microélectronique de dépasser les limites de taille actuelles, mais il n’y a tout simplement pas assez de substance dans une seule couche d’échantillon de bisulfure de molybdène 2D pour la sonder avec les méthodes de rayons X actuelles.

Pour surmonter ce problème, Garcia-Esparza a contribué au développement et à l'optimisation d'un nouvel instrument capable de mesurer pour la première fois ce matériau ultra fin, ou dilué, par spectroscopie d'absorption des rayons X dans des conditions de réaction.