La spectroscopie photoélectronique à rayonnement X est basée sur un phénomène connu de longue date, la photoémission, mais c’est aux progrès des techniques du vide, de l’électronique ainsi qu’aux talents et à la ténacité de Kai Siegbahn (prix Nobel de physique en 1981) et de son équipe à Uppsala que l’on doit son développement.
Cette spectroscopie consiste à analyser en énergie les électrons émis d’un système irradié par un rayonnement électromagnétique X. Elle permet d’accéder directement à l’énergie de liaison des électrons de cœur et de valence fournissant des informations uniques sur la structure chimique et électronique des systèmes étudiés. L’énergie de liaison d’un électron de cœur est spécifique de l’atome concerné, permettant son identification et son dosage pour tous les éléments du tableau périodique à l’exception de l’hydrogène et de l’hélium. La distribution en énergie des électrons de valence renseigne sur la nature des liaisons chimiques et les structures électroniques. Dans le cas des solides, sa sélectivité de surface lui permet d’occuper une place de choix dans les domaines relevant de la science des surfaces.
Ces différentes facettes et la variété des problèmes scientifiques et technologiques que cette spectroscopie contribue à résoudre sont à la base de sa popularité. Plusieurs milliers de travaux sont publiés chaque année et rien ne laisse à penser que son intérêt et son usage diminue dans le futur, les domaines abordés (catalyse, polymères, métallurgie, adhésion, énergie, biologie…) n’ayant cessé de s’étendre ces dernières décennies. Elle est ainsi bien placée pour contribuer à relever les nombreux défis du futur en matière de développement d’une chimie durable.
Les fondements, les caractéristiques et les différents modes d’exploitation de cette spectroscopie ont été présentés. Son apport a été illustré dans le secteur des matériaux pour l’énergie et plus spécifiquement dans celui des accumulateurs au lithium où les problématiques liées aux matériaux d’électrode et aux interfaces électrode/électrolyte ont été abordées dans le cadre d’approches « multi-sondes ». C’est ainsi que les liens insertion/extraction du lithium/transfert électronique incluant le rôle des anions, les aspects chimie de surface/réactivité, la connaissance chimique des couches interfaciales/interfaces « enterrées » ont été abordées dans l’optique d’illustrer la richesse des informations accessibles par cette spectroscopie.
