FUN

Functional Nanomaterials

Responsable : Christine Videlot-Ackermann

Présentation

L'équipe de recherche "Functional Nanomaterials" (FUN) est internationalement reconnue pour son expertise multidisciplinaire dans le développement de nanomatériaux optoélectroniques et plasmoniques, l'étude approfondie du transport et de la morphologie à l'échelle nanométrique ainsi que la fabrication par voie liquide des dispositifs correspondants, y compris des cellules solaires organiques et des photodétecteurs, des LED hybrides, des capteurs de gaz et des transistors.

Les matériaux conçus sont principalement des matériaux nanocomposites à base de nanoparticules métallique ou d'oxyde métallique, des nanoparticules hybrides utilisant des ligands pi-conjugués et des mélanges de polymères. La recherche de l'équipe FUN se concentre sur le contrôle des propriétés optoélectroniques à l'échelle nanométrique en vue d'améliorer ou de générer de nouvelles propriétés de ces matériaux.

Les propriétés optoélectroniques des nanomatériaux développés sont en outre étudiées en détail en ce qui concerne leur nano-structuration, le transport des charges et la photostabilité. FUN ayant pour objectif de traiter des dispositifs imprimés organiques et hybrides tels que des cellules solaires, nous nous concentrons également sur le développement d'encres afin de rendre les matériaux compatibles avec différentes techniques d'impression, y compris l'impression par jet d'encre, doctor blading, slot die ou spin coating. Cela nous permet de corréler la morphologie à l'échelle nanométrique, la taille et l'organisation des nanocomposites, le comportement d'impression pour améliorer les propriétés des matériaux dans les dispositifs imprimés, y compris non seulement les cellules solaires, mais aussi les diodes électroluminescentes (LED), les photodétecteurs, les capteurs biologiques et de gaz, ainsi que le camouflage en plasmonique. En travaillant en étroite collaboration avec des entreprises françaises telles que Dracula Technologies et Armor ASCA, nous avons également développé une expertise dans le transfert lab-to-fab de cellules solaires organiques, également pour le traitement de grandes surfaces à l'air et la fabrication de modules OPV.

 

 

Equipe commune FUN-PV

Depuis début 2015, notre équipe FUnctional Nanomaterials (FUN) du CINaM et l’équipe Light Ultimate MatErials Nanodevices and PV (LUMEN-PV) de l’IM2NP UMR 7334 avons mené des discussions visant à élaborer un projet d’équipe commune ayant pour thématique l’électronique organique.  Dans ce contexte, et depuis 2017, une convention CNRS entre nos 2 équipes a permis la création de l’équipe inter-instituts FUN-PV. Cette volonté de rapprochement des deux équipes est motivée par un travail commun de quatre ans en tant que partenaires dans le projet FUI SFUMATO (cellules solaires organiques produites par impression numérique) couronné par des succès scientifiques communs (brevet + 3 publications à fort et très fort impact Sol. Mat, AEM, AFM), une réelle complémentarité en termes de compétences et de moyens et enfin une vision commune des orientations scientifiques du domaine des dispositifs PV couches minces et des composants optoélectroniques. En couplant des compétences très complémentaires (synthèses chimique et physique des matériaux nano-structurés, élaboration de dispositifs en couches minces, modélisations optoélectroniques, caractérisations physiques) et en partageant des moyens technologiques performants (depuis la synthèse de matériaux à la réalisation des dispositifs) avec un accès aux plateformes PLANETE (CINaM), SPRINT (IM2NP) et NANOTECMAT (IM2NP), cette équipe commune CINAM/IM2NP permet de positionner l’Université d’Aix-Marseille comme un acteur majeur de la recherche en PV hybride/organique au niveau international.

Équipe Ackermann

 

Publications

2024

Correlation between materials and band‐selective detection in organic photodetectors based on bulk heterojunction

Quentin Eynaud, Anass Khodr, Mohamed El Amine Kramdi, Gilles Quéléver, Olivier Margeat, Jörg Ackermann, Christine Videlot-Ackermann

Journal of Applied Polymer Science (2024)10.1002/app.55481

Toward Air Stability of Efficient Filter‐Free Band‐Selective Organic Photodetectors Based on Bulk Heterojunction: Avoiding Environmental Degradation with Atomic Layer Deposition Encapsulation

Quentin Eynaud, Mohamed El Amine Kramdi, Vyshnav Kannampalli, Tomoyuki Koganezawa, Noriyuki Yoshimoto, Lionel Santinacci, Jörg Ackermann, Christine Videlot-Ackermann

Advanced Energy and Sustainability Research 2300262 (2024)10.1002/aesr.202300262

Ternary Polymer Solar Cells: Impact of Non-Fullerene Acceptors on Optical and Morphological Properties

Quentin Eynaud, Tomoyuki Koganezawa, Hidehiro Sekimoto, Mohamed El Amine Kramdi, Gilles Quéléver, Olivier Margeat, Jörg Ackermann, Noriyuki Yoshimoto, Christine Videlot-Ackermann

Electronics 13:1752 (2024)10.3390/electronics13091752

Statistical and Correlative Characterization of Individual Nanoparticle in Gap Plasmon Resonator Sensors

Peeranuch Poungsripong, Vyshnav Kannampalli, Lionel Santinacci, David Grosso, Dominique Chatain, David Duché, Olivier Margeat, Beniamino Sciacca

Advanced Materials Technologies 202400083 (2024)10.1002/admt.202400083

Insights into the relationship between molecular and order-dependent photostability of ITIC derivatives for the production of photochemically stable blends

Y. Quiroz Avalos, Quentin Eynaud, Pavlo Perkhun, Agnès Rivaton, Wolfgang Köntges, Rasmus R Schröder, Tomoyuki Koganezawa, Noriyuki Yoshimoto, A. Kumar Bharwal, David Duché, Carmen M M Ruiz, Olivier Margeat, Cyril Aumaitre, Renaud Demadrille, Christine Videlot-Ackermann, Jörg Ackermann

Journal of Materials Chemistry C (2024)10.1039/D3TC04614A

Designer metasurfaces via nanocube assembly at the air-water interface

Beniamino Sciacca, Muhammad L. Fajri, Nicolas Kossowski, Ibtissem Bouanane, Frederic Bedu, Peeranuch Poungsripong, Renato Juliano-Martins, Clement Majorel, Olivier Margeat, Judikaël Le Rouzo, Patrice Genevet

ACS Nano (2024)

2023

Design of infrared optical absorber using silver nanorings array made by a top-down process

Ibtissem Bouanane, F. Bedu, Igor Ozerov, Beniamino Sciacca, Lionel Santinacci, David Duché, Gérard Berginc, Ludovic Escoubas, Olivier Margeat, Judikaël Le Rouzo

Scientific Reports 13:7770 (2023)10.1038/s41598-023-34579-w

Nanoparticle Imprint Lithography: From Nanoscale Metrology to Printable Metallic Grids

Anna Capitaine, Mehrnaz Bochet-Modaresialam, Peeranuch Poungsripong, Clémence Badie, Vasile Heresanu, Olivier Margeat, Lionel Santinacci, David Grosso, Erik Garnett, Beniamino Sciacca

ACS Nano (2023)10.1021/acsnano.3c01156

Towards efficient NFA-based selective near-infrared organic photodetectors: impact of thermal annealing of polymer blends

Q. Eynaud, Y. Avalos Quiroz, T. Koganezawa, R. Sato, N. Yoshimoto, O. Margeat, C. Ruiz, J. Ackermann, Christine Videlot-Ackermann

Journal of Materials Chemistry C 11:9657-9669 (2023)10.1039/D3TC01180A

Star-shape non-fullerene acceptor featuring an aza-triangulene core for organic solar cells

Yann Kervella, José Maria Andrés Castán, Yatzil Alejandra Avalos-Quiroz, Anass Khodr, Quentin Eynaud, Tomoyuki Koganezawa, Noriyuki Yoshimoto, Olivier Margeat, Agnès Rivaton, Antonio Riquelme, Valid Mwatati Mwalukuku, Jacques Pécaut, Benjamin Grévin, Christine Videlot-Ackermann, Jörg Ackermann, Renaud Demadrille, Cyril Aumaître

Journal of Materials Chemistry C 11:8161-8169 (2023)10.1039/d2tc05424h

Magnetic functionalization of ZnO nanoparticles surfaces via optically generated methyl radicals

D. Marin, G. Gerbaud, O. Margeat, F. Ziarelli, F. Ferrer, O. Ouari, A. Campos, S. Bertaina, Adrien Savoyant

The Journal of Chemical Physics 158:184704 (2023)10.1063/5.0152015

2022

Hole transport layers in organic solar cells: A review

Riva Alkarsifi, Jörg Ackermann, Olivier Margeat

Journal of Metals, Materials and Minerals 32:1-22 (2022)10.55713/jmmm.v32i4.1549

Exploring Charge Transport in High‐Temperature Polymorphism of ITIC Derivatives in Simple Processed Unipolar Bottom Contact Organic Field‐Effect Transistor

Yatzil Alejandra Avalos Quiroz, Tomoyuki Koganezawa, Pavlo Perkhun, Elena Barulina, Carmen Ruiz Herrero, Jörg Ackermann, Noriyuki Yoshimoto, Christine Videlot-Ackermann

Advanced Electronic Materials 8:2100743 (2022)10.1002/aelm.202100743

Improved ultraviolet stability of fullerene-based organic solar cells through light-induced enlargement and crystallization of fullerene domains

Elena Barulina, Anass Khodr, Sadok Ben Dkhil, Pavlo Perkhun, Yatzil Alejandra Avalos Quiroz, Tomoyuki Koganezawa, Noriyuki Yoshimoto, Wolfgang Köntges, Rasmus Schröder, Martin Pfammöller, Olivier Margeat, Jörg Ackermann, Christine Videlot-Ackermann

Thin Solid Films 757:139394 (2022)10.1016/j.tsf.2022.139394

Highly emissive layers based on organic/inorganic nanohybrids using Aggregation Induced Emission effect

Jonathan Phelipot, Nicolas Ledos, Thomas Dombray, Matthew P Duffy, Mathieu Denis, Ting Wang, Yahia Didane, Meriem Gaceur, Qinye Bao, Xianjie Liu, Mats Fahlman, Pietro Delugas, Alessandro Mattoni, Denis Tondelier, Bernard Geffroy, Pierre-Antoine Bouit, Olivier Margeat, Jörg Ackermann, Muriel Hissler

Advanced Materials Technologies 7:2100876 (2022)10.1002/admt.202100876

Nanohybrids as a tool to control the dispersion of organic emitters in solution-processed electroluminescent layers

Jonathan Phelipot, Payal Manzhi, Nicolas Ledos, Denis Tondelier, Bernard Geffroy, Pierre- Antoine Bouit, Jörg Ackermann, Muriel Hissler, Olivier Margeat

New Journal of Chemistry 46:22574-22580 (2022)10.1039/D2NJ05016A

Synthesis and Electron Accepting Properties of Two Di(benz[f]indenone)-Fused Tetraazaanthracene Isomers

Bruno Salgues, Rudraditya Sarkar, Muhammad Fajri, Yatzil Avalos-Quiroz, Anne-Doriane Manick, Michel Giorgi, Nicolas Vanthuyne, Yannick Carissan, Christine Videlot-Ackermann, Jörg Ackermann, Gabriel Canard, Jean-Luc Parrain, Boris Le Guennic, Denis Jacquemin, Muriel Amatore, Laurent Commeiras, Elena Zaborova, Fréderic Fagès

Journal of Organic Chemistry 87:3276-3285 (2022)10.1021/acs.joc.1c02942

2021

Organic-Inorganic doped Nickel Oxide Nanocrystals for Hole Transport Layers in Inverted Polymer Solar Cells with Color Tuning

Riva Alkarsifi, Yatzil Alejandra Avalos-Quiroz, Pavlo Perkhun, Xianjie Liu, Mats Fahlman, Anil Kumar Bharwal, Carmen M. Ruiz, David Duché, Jean-Jacques Simon, Christine Videlot-Ackermann, Olivier Margeat, Jörg Ackermann

Materials Chemistry Frontiers (2021)

Non-Fullerene Acceptors with an Extended Pi-Conjugated Core: Third Components in Ternary Blends for High-Efficiency, Post Treatment-Free, Organic Solar Cells

Yatzil Alejandra Avalos Quiroz, Olivier Bardagot, Yann Kervella, Cyril Aumaître, Lydia Cabau, Agnès Rivaton, Olivier Margeat, Christine Videlot-Ackermann, Uyxing Vongsaysy, Jörg Ackermann, Renaud Demadrille

ChemSusChem 14:3502-3510 (2021)10.1002/cssc.202101005

Theoretical insight on PTB7:PC 71 BM, PTB7-th:PC 71 BM and Si-PCPDTBT:PC 71 BM interactions governing blend nanoscale morphology for efficient solar cells

Claudia Caddeo, Alessio Filippetti, Andrea Bosin, Christine Videlot-Ackermann, Jörg Ackermann, Alessandro Mattoni

Nano Energy (2021)

High‐Efficiency Digital Inkjet‐Printed Non‐Fullerene Polymer Blends Using Non‐Halogenated Solvents

Pavlo Perkhun, Wolfgang Köntges, Florent Pourcin, Daniel Esteoulle, Elena Barulina, Noriyuki Yoshimoto, Pascal Pierron, Olivier Margeat, Christine Videlot-Ackermann, Anil Kumar Bharwal, David Duché, Carmen Ruiz Herrero, Cedric Gonzales, Antonio Guerrero, Juan Bisquert, Rasmus Schröder, Martin Pfannmöller, Sadok Ben Dkhil, Jean-Jacques Simon, Jörg Ackermann

Advanced Energy and Sustainability Research 2000086 (2021)10.1002/aesr.202000086

2020

Direct Observations of the Structural Properties of Semiconducting Polymer: Fullerene Blends under Tensile Stretching

Mouaad Yassine Aliouat, Dmitriy Ksenzov, Stéphanie Escoubas, Jörg Ackermann, Dominique Thiaudière, Cristian Mocuta, Mohamed Cherif Benoudia, David Duche, Olivier Thomas, Souren Grigorian

Materials 13:3092 (2020)10.3390/ma13143092

In situ measurements of the structure and strain of a π-conjugated semiconducting polymer under mechanical load

Mouaad Yassine Aliouat, Stephanie Escoubas, Mohamed Chérif Benoudia, Dmitriy Ksenzov, David Duché, Evangéline Bènevent, Christine Videlot-Ackermann, Jörg Ackermann, Olivier Thomas, Souren Grigorian

Journal of Applied Physics 127:045108 (2020)10.1063/1.5127226

Direct correlation of nanoscale morphology and device performance to study photocurrent generation in donor enriched phases of polymer solar cells

Sadok Ben Dkhil, Pavlo Perkhun, Chieh Luo, David Müller, Riva Alkarsifi, Elena Barulina, Yatzil Alejandra Avalos-Quiroz, Olivier Margeat, Stephan Thierry Dubas, Tomoyuki Koganezawa, Daiki Kuzuhara, Noriyuki Yoshimoto, Claudia Caddeo, Alessandro Mattoni, Birger Zimmermann, Uli Würfel, Martin Pfannmöller, Sara Bals, Jörg Ackermann, Christine Videlot-Ackermann

ACS Applied Materials & Interfaces (2020)10.1021/acsami.0c05884

Robust transparent conducting electrode based on silver nanowire coating on polyelectrolytes multilayers

Jedsada Chavalitkul, Olivier Margeat, Jörg Ackermann, Stephan T Dubas

Thin Solid Films 711:138272 (2020)10.1016/j.tsf.2020.138272

Visualizing morphological principles for efficient photocurrent generation in organic non-fullerene acceptor blends

Wolfgang Köntges, Pavlo Perkhun, Jochen Kammerer, Riva Alkarsifi, Uli Würfel, Olivier Margeat, Christine Videlot-Ackermann, Jean-Jacques Simon, Rasmus Schröder, Jörg Ackermann, Martin Pfannmöller

Energy & Environmental Science 13 (2020)10.1039/c9ee03535d

Rectifying antennas for energy harvesting from the microwaves to visible light: A review

C.A. Reynaud, David Duché, Jean-Jacques Simon, Estéban Sanchez-Adaime, O. Margeat, Jörg Ackermann, Vikas Jangid, Chrystelle Lebouin, Damien Brunel, Frederic Dumur, Didier Gigmes, Gérard Berginc, C.A. A Nijhuis, Ludovic Escoubas

Progress in Quantum Electronics 72:100265 (2020)10.1016/j.pquantelec.2020.100265

Long-standing Optically-excited Magnetic States in ZnO Nanoparticles

Adrien Savoyant, Clément Sebastiao, Olivier Margeat

physica status solidi (RRL) - Rapid Research Letters (2020)10.1002/pssr.202000176

2019

Light-induced High-spin State in ZnO Nanoparticles

Adrien Savoyant, M Rollo, M. Texier, R. Adam, S. Bernardini, O. Pilone, O. Margeat, O Nur, M Willander, S. Bertaina

Nanotechnology (2019)10.1088/1361-6528/ab57f1

Financement

Ingénierie moléculaire et matériaux fonctionnels Ingénierie moléculaire et matériaux fonctionnels 1 Sources et sondes ponctuelles 2Équipe Ackermann 1

  • ANR MONOPOLY : MOre performant and stable organic photovoltaics incorporating NOn-Fullerene Acceptor POLYmers

  • ANR PlasMoreLight : Plasmonic MOlecular REctennas to produce electricity from LIGHT

  • ANR BELUGA : Laboratoire sur disque pour la surveillance in situ de la qualité des eaux de surface par biocapteurs à algues et capteurs physico-chimiques

  • ANR LABCOM : Indoor Organic Photovoltaic LABoratory. Laboratoire commun entre le CINaM et la société Dracula Technologies pour le développement de procédés d’impression numérique de cellules solaires organiques en condition d'éclairage intérieur

Équipements

  • Salle de fabrication de dispositifs opto-électroniques par voie liquide incluant les techniques d’impression de jet d’encre, doctor blading et dépôt par tournette. Réalisation des dispositifs sous atmosphère inerte à l'intérieur de boîtes à gants ou à l'air.

  • Équipement pour la synthèse de nanoparticules, caractérisation des nanoparticules par TGA et spectroscopie infrarouge, équipement pour formuler et caractériser des encres.

  • Banc de test de la stabilité des cellules solaires.

  • Équipement pour la réalisation de couches minces organiques ou métalliques par évaporation sous vide.

  • Mesures I-V, EQE, IQE.

  • Mesure de la mobilité des charges par effet de champ (transistor) et par SCLC (Space Charge Limited Current).

Collaborations

National

  • Prof. M. Hissler, Dr. P.-A. Bouilt, Université de Rennes 1, France
  • Dr. Bernard Geffroy, Dr. Denis Tondolier, LPICM, Ecole Polytechnique , France
  • Prof. J.J Simon, Prof. L. Escoubas, Dr. D. Duché, Dr. J. Le Rouzo, Dr. M. Pasquinelli, Dr. C. Ruiz-Herrero, équipe LUMEN-PV à l’IM2NP , France
  • Prof. M. Bendahan, Prof. K. Aguir et Dr S. Bernardini, équipe Microcapteurs Instrumentation (MCI) à l’IM2NP, France
  • Dr. I. Seguy, Dr. E. Bedel Pereira, Dr. J. Launay, Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes (LAAS), UPR 8001, France
  • Dr. A. Rivaton, Université de Clermont-Ferrand, France
  • Dr. Renaud Demadrille, INAC/SYMMES, CEA Grenoble, France

International

  • Dr. Alessendro Mattoni, Sardinian Laboratory for Computational Materials Science, Università di Cagliari, Italie
  • Prof. Juan Bisquert, Dr. Antonio Guerrero, Institute of Advanced Materials (INAM), Universitat Jaume I, Castelló, Espagne
  • Dr. Noriyuki Yoshimoto, Department of Materials Science and Engineering, Iwate University, Ueda Morioka, Japon
  • Prof. Mats Fahlman, Department of Physics, Chemistry and Biology Linkoping University, 58183 Linkoping, Suède
  • Dr. Martin Pfannmöller, Centre for Advanced Materials, Heidelberg University, Heidelberg, Allemagne
  • Dr. Uli Würfel, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (Fraunhofer ISE), Freiburg, Allemagne

Brevets

  • Cellule photovoltaïque et son procédé de fabrication

Brevet national, P. Pierron, S. Ben Dkhil, O. Margeat, J. Ackermann, N° 856062 date de dépôt le 29 juin 2018

 

  • Composition de polymère conducteur et son procédé de fabrication

Brevet national, P. Pierron, S. Ben Dkhil, O. Margeat, J. Ackermann, N° 1856060 date de dépôt le 29 juin 2018

 

  • Cellules et modules solaires multicolores ainsi que LEDs en utilisant des couches photoactives structurées composées de différents matériaux photovoltaïques

Brevet international, S. Ben Dkhil, O. Margeat, C. Videlot-Ackermann, J. Ackermann, D. Duché, L. Escoubas J.-J. Simon. EP 17157916.2 , date de dépôt : 24 février 2017

 

  • Dispositif multicolore de conversion d’energie et procede de strucuration tridimensionelle

Brevet national, Roussot, T.; Barret, M.; Pierrot P.; Duché, D., Simon, Jean-Jacques, Escoubas L.; Ackermann, J.; Margeat, Olivier, Ben Dkhil Sadok, No.16 50813

 

  • Nanomatériaux hybrides luminescents à émission induite par agrégation

M. Hissler, P.A. Bouilt, O. Margeat, J. Ackermann, Brevet national, jour de depot:18/06/2014, N°: 14173001.0-1508

Liens utiles

  • GDR CNRS 3368 : Organic Electronics for the New Era (OERA)

  • Projet ANR BELUGA : Laboratoire sur disque pour la surveillance in situ de la qualité des eaux de surface par biocapteurs à algues et capteurs physico-chimiques

  • Projet ANR NFA-15 : Cellules solaires organiques à base d'accepteur non fullerène avec un rendement de 15% et une durée de vie de 10 ans

  • Projet ANR MONOPOLY : MOre performant and stable organic photovoltaics incorporating NOn-Fullerene acceptor POLYmers (MONOPOLY)