周六一大早,许秋就满怀期待的进入模拟实验室,很快便拿到了新一波探索的结果。
他的第三代8系列3D-PDI分子,最高效率已经优化至8.43%,所用给体材料为P3TEA,器件的加工溶剂为氯仿/二氯苯混合溶剂,其中二氯苯添加量为4.5%。
8.43%!
这下算是彻底打破了原来的世界纪录,7.92%,而且还向前迈了一小步。
另一方面,韩嘉莹的第二代B4T体系,最高效率为7.33%,所用给体材料为PCE10,同样适用氯仿/二氯苯混合溶剂做为加工溶剂,其中二氯苯的添加量为8%。
学妹体系的效率提升相对来说少了一些,而且做到现在这一步,再向上优化的空间已经不大,大概率无法突破8%了。
不过,她的体系目前只是第二代,如果从最开始的PDI分子引入硒原子,合成类似许秋的第三代产物,效率突破8%,甚至做到更高,还是有不小的可能性的。
想到这里,许秋不禁暗自嘀咕,不会自己刚破纪录后没过几天,就被学妹把菊花给爆了吧,毕竟他的第二代8系列的效率也不过6%左右,学妹这都7.3%了,再迭代一次,岂不是要上天。
转念一想,要是被真被爆了,那就再给她爆回来,一爆还一爆嘛。
总结完他和学妹的实验结果,许秋看向了学姐的体系。
她的两种CH1、CH2受体材料,已经遍历了模拟实验室中存在的十几种常用的给体材料。
虽然学姐把它们命名为了CH1和CH2,但许秋还是根据它们的分子结构,给予它们一个更加通用的名字,他觉得这样命名有时候会比较直观一些。
其中,CH1,中央以F8做为D单元,旁边连接两个1,3-茚二酮(IN)作为A单元,故而被命名为F8-IN;
同理,CH2被命名为IDT-IN。
首先是基于F8-IN的体系,许秋瞄了眼效率。
上百个器件,上百种条件,一眼望去全是零蛋开头的。
最高0.3%……
怎一个大写的惨字了得。
其实,当许秋看到F8这个单元时,他对于F8-IN体系的最高效率只有0.3%的结果就并不觉得奇怪了。
F8这个单元是非常古老的一种结构单元,大概可以往前追溯十几年,或许更久。
其中“F”代表芴单元,芴的别名二苯并五环,顾名思义,就是两个苯环中间夹着一个五元环,五元环中间有一个sp3杂化的碳原子,“8”代表这个sp3杂化的碳原子的侧链上连着两根8个碳原子的直链烷基。
芴是煤焦油的分离产物之一,背靠石油化工的化工原料,都是按吨来卖的,因此非常便宜。
而一个领域在早期发展的时候,自然是什么东西便宜,什么东西有现成的,就先拿来试一试,况且芴类材料还在光致发光领域有不小的成就。
据许秋所知,魏老师在漂亮国的时候,就研究过基于F8的聚合物给体材料,有PF8BT、PF8T2、PF8DTBT之类的。
然而,这类材料几乎没有流传到现在的。
无他,器件效率太低,全都扑街了。
互联网是有记忆的,科研圈一样是有记忆的。
十年过去,一个失败的体系,除非去刻意翻阅早期的相关文献,基本上就不会再找得到了。
至于陈婉清为什么重新选择F8这个体系,并将它用在有机光伏材料中,或许是受魏老师的影响,毕竟他回国前的科研经历肯定是传承下来一部分的,想让他的学生接力完成下去,就比如现在交给许秋和韩嘉莹负责的PDI系列。
又或许学姐只是再次展现了下……她的传统艺能。
时隔多年,F8这个体系重出江湖,却再次扑街。
历史总是惊人的相似啊。
学姐另外一个CH2体系的效率,令许秋感到有些讶异。
最高效率2.87%!
居然在首次测试时就接近3%,要知道A-D-A体系目前的最高效率不过才6%。
这要是再优化一下,把效率做到3%以上,加上A单元是新开发出的结构,也不差创新性。
综合下来,已经足以发一篇类似CM这样一二区交界的文章了,甚至努努力可以冲击一下AFM、AEM;
假如效率能再做高点,能做到4%、5%的话,AM、JACS都有机会,前段时间许秋审稿的那个首篇3D-PDI体系的文章,效率也是4%,就发了JACS的。
“学姐终于从1%的泥潭里出来了,这是要发力了呀,她的一区文章梦大概率是要实现了。”
“难道是之前几次失败让给她积攒了不少人品,这次就突然爆发了?”
“这个分子结构的设计上,似乎也有我的一部分影响。”
“不管怎么说,这总归是一件好事。”
许秋暗自琢磨了一会儿,开始仔细研究CH2的数据。
IDT-IN体系中,用到的D单元是IDT结构,IDT算是有机光伏领域近期兴起的一个结构,分子结构比较复杂,是由四个噻吩环和一个苯环以线性稠环连接,有四个侧链位点,中文英译名称为引达省并二噻吩类。
有趣的是,效率最高的体系中,采用的给体材料不是常见的窄带隙材料,比如PCE10、P3TEA之类的,而是一个少见的宽带隙的聚合物给体FTAZ。
思考了一会儿,许秋便大概理解了原因,其中应该涉及了光吸收互补的问题。
对于传统富勒烯衍生物,以及非富勒烯PDI受体来说,光吸收范围通常在300-600纳米,属于宽带隙材料,因而与之匹配的给体材料,就要选择光吸收范围在500-800纳米附近的窄带隙材料。
而现在学姐合成的A-D-A类分子不同,可以通过调控D、A单元的结构,控制其光吸收范围。
比如这个CH2,颜色就是蓝黑色的,本身是一种窄带隙的材料,故而与之匹配的给体材料是宽带隙的为好,这样才能保证光吸收互补。
值得注意的是,尽管PCE10和CH2均为窄带隙材料,它们的光吸收范围大幅度重叠,但基于PCE10:CH2的体系,最高效率也能做到2.46%。
这样看来,PCE10能成为近些年来有机光伏领域的标准给体材料,确实是有两把刷子的——
这材料的普适性确实够好,和大多数新开发出来的受体材料都能够适配,哪怕是光吸收不互补的。
毕竟其他人不似许秋一样,可以通过模拟实验系统大批量的尝试不同条件。
对许秋来说,只要他大方向把握的没问题,模拟实验室II中花费一天的时间,就能够完成其他人一个月的工作量。
不得不说,系统在这方面还是非常给力的。
而对大多数研究者来说,通用的做法是选择一个底子不太差的体系,然后一条路走到黑,不断试错。
他们也很无奈,总不能一个体系做了半个月、一个月,然后突然换一个新的体系吧,沉没成本太高了。
因此,像PCE10这样具有普适性的材料自然是香饽饽,哪怕无法得到最高值,获得一个较高值也算不错。
当然,从长远来看,假如未来各类窄带隙的A-D-A受体被广泛研究,势必要合成对应的宽带隙给体材料,类似于FTAZ这样的材料与之匹配。
……
周日,材一216,课题组应到7人,实到6人。
有韩嘉莹帮忙,许秋不用亲自做器件。
虽然模拟实验室中已经取得8.4%的结果,但考虑到直接更换溶剂,更改三氧化钼厚度、氧化锌传输层制备条件比较突兀,许秋便暂时没有采用新的条件,而是让学妹在之前的实验条件上略作改动,自由发挥。
他打算把他和学妹的体系,留在下周自己亲自操刀实验的时候再往上提。
今天的主要任务,还是让学姐的CH2体系脱颖而出。
许秋建议她使用PCE10:CH2体系,虽然心里知道FTAZ的匹配性更好,但在探索性的实验中,不可能直接上来就用FTAZ的。
安排好学妹的工作后,许秋开始撰写文章。
虽说是写NC这样的大文章,但压力并不大。
一方面,像他这种亮点为“突破记录”的文章,比以“新结构”、“新观点”为亮点的文章要好写许多。
很简单,“突破记录”类型的文章,你把效率数据放在标题上,同行看到这数据后,一眼就都知道你NB了,正文都不需要吹什么,只要正常的把故事讲完整就可以了,别人自然会根据你的分子结构、合成路线进行脑补。
但如果是提出了“新结构”、“新观点”,就必须用大量文字去表述,诸如:这个“新”是哪里新,厉害在哪里;为什么要提出这个“新结构”、“新观点”等等。
另一方面,许秋也早已不是当初的科研小白了,犹记得当初第一次写文章的时候,吭哧吭哧的写了一个多月,最后还改了好多遍。
到现在,有机光伏领域的各种套路、话术许秋已经积累了不少,感觉只要各项表征数据齐全,文章脉络清晰,给他一周的时间完成一篇文章,似乎也并不算难。
毕竟正文也不过三五千个单词而已,只要思路连贯,一分钟写10个单词没什么问题,一小时那便是600个,就算慢一点,一分钟写5个单词,一小时也有300个。
时间分配的话,正文两天,处理数据、制图、参考文献两天,精校一天,修改两天,差不多这个样子。
下午,许秋大多数时间都坐在办公桌前码字,不断往NC的文章模板里面填充内容。
而实验室里的其他人,陈婉清采纳了许秋的建议,先是配了个PCE10:CH2溶液,然后就留在实验室,把手机装在一次性PE手套中,放在手套箱旁的平台上,搬了个圆凳坐在手套箱旁边,一边追剧,一边监督韩嘉莹做实验。
孙沃看到陈婉清和韩嘉莹两人的架势,果断放弃了今天做器件的想法,留在办公室整理着文献。
段云则一边在做热电实验,一边刷着网页,他的每次测试持续的时间都比较长,同时要占用两个KEITHLEY源表,不过大多数时间都不需要本人在场盯着。
吴菲菲戴着耳机,专心写着综述,全场就她的工作最为特殊,魏老师回来看一眼她的文章进度就知道她有没有划水了,可以量化的工作很难摸鱼。
田晴嘛,人都不知道哪里去了,直接就没出现,众人对此倒是见怪不怪,平日魏老师在的时候她偶尔也会迟到个把小时。
他的第三代8系列3D-PDI分子,最高效率已经优化至8.43%,所用给体材料为P3TEA,器件的加工溶剂为氯仿/二氯苯混合溶剂,其中二氯苯添加量为4.5%。
8.43%!
这下算是彻底打破了原来的世界纪录,7.92%,而且还向前迈了一小步。
另一方面,韩嘉莹的第二代B4T体系,最高效率为7.33%,所用给体材料为PCE10,同样适用氯仿/二氯苯混合溶剂做为加工溶剂,其中二氯苯的添加量为8%。
学妹体系的效率提升相对来说少了一些,而且做到现在这一步,再向上优化的空间已经不大,大概率无法突破8%了。
不过,她的体系目前只是第二代,如果从最开始的PDI分子引入硒原子,合成类似许秋的第三代产物,效率突破8%,甚至做到更高,还是有不小的可能性的。
想到这里,许秋不禁暗自嘀咕,不会自己刚破纪录后没过几天,就被学妹把菊花给爆了吧,毕竟他的第二代8系列的效率也不过6%左右,学妹这都7.3%了,再迭代一次,岂不是要上天。
转念一想,要是被真被爆了,那就再给她爆回来,一爆还一爆嘛。
总结完他和学妹的实验结果,许秋看向了学姐的体系。
她的两种CH1、CH2受体材料,已经遍历了模拟实验室中存在的十几种常用的给体材料。
虽然学姐把它们命名为了CH1和CH2,但许秋还是根据它们的分子结构,给予它们一个更加通用的名字,他觉得这样命名有时候会比较直观一些。
其中,CH1,中央以F8做为D单元,旁边连接两个1,3-茚二酮(IN)作为A单元,故而被命名为F8-IN;
同理,CH2被命名为IDT-IN。
首先是基于F8-IN的体系,许秋瞄了眼效率。
上百个器件,上百种条件,一眼望去全是零蛋开头的。
最高0.3%……
怎一个大写的惨字了得。
其实,当许秋看到F8这个单元时,他对于F8-IN体系的最高效率只有0.3%的结果就并不觉得奇怪了。
F8这个单元是非常古老的一种结构单元,大概可以往前追溯十几年,或许更久。
其中“F”代表芴单元,芴的别名二苯并五环,顾名思义,就是两个苯环中间夹着一个五元环,五元环中间有一个sp3杂化的碳原子,“8”代表这个sp3杂化的碳原子的侧链上连着两根8个碳原子的直链烷基。
芴是煤焦油的分离产物之一,背靠石油化工的化工原料,都是按吨来卖的,因此非常便宜。
而一个领域在早期发展的时候,自然是什么东西便宜,什么东西有现成的,就先拿来试一试,况且芴类材料还在光致发光领域有不小的成就。
据许秋所知,魏老师在漂亮国的时候,就研究过基于F8的聚合物给体材料,有PF8BT、PF8T2、PF8DTBT之类的。
然而,这类材料几乎没有流传到现在的。
无他,器件效率太低,全都扑街了。
互联网是有记忆的,科研圈一样是有记忆的。
十年过去,一个失败的体系,除非去刻意翻阅早期的相关文献,基本上就不会再找得到了。
至于陈婉清为什么重新选择F8这个体系,并将它用在有机光伏材料中,或许是受魏老师的影响,毕竟他回国前的科研经历肯定是传承下来一部分的,想让他的学生接力完成下去,就比如现在交给许秋和韩嘉莹负责的PDI系列。
又或许学姐只是再次展现了下……她的传统艺能。
时隔多年,F8这个体系重出江湖,却再次扑街。
历史总是惊人的相似啊。
学姐另外一个CH2体系的效率,令许秋感到有些讶异。
最高效率2.87%!
居然在首次测试时就接近3%,要知道A-D-A体系目前的最高效率不过才6%。
这要是再优化一下,把效率做到3%以上,加上A单元是新开发出的结构,也不差创新性。
综合下来,已经足以发一篇类似CM这样一二区交界的文章了,甚至努努力可以冲击一下AFM、AEM;
假如效率能再做高点,能做到4%、5%的话,AM、JACS都有机会,前段时间许秋审稿的那个首篇3D-PDI体系的文章,效率也是4%,就发了JACS的。
“学姐终于从1%的泥潭里出来了,这是要发力了呀,她的一区文章梦大概率是要实现了。”
“难道是之前几次失败让给她积攒了不少人品,这次就突然爆发了?”
“这个分子结构的设计上,似乎也有我的一部分影响。”
“不管怎么说,这总归是一件好事。”
许秋暗自琢磨了一会儿,开始仔细研究CH2的数据。
IDT-IN体系中,用到的D单元是IDT结构,IDT算是有机光伏领域近期兴起的一个结构,分子结构比较复杂,是由四个噻吩环和一个苯环以线性稠环连接,有四个侧链位点,中文英译名称为引达省并二噻吩类。
有趣的是,效率最高的体系中,采用的给体材料不是常见的窄带隙材料,比如PCE10、P3TEA之类的,而是一个少见的宽带隙的聚合物给体FTAZ。
思考了一会儿,许秋便大概理解了原因,其中应该涉及了光吸收互补的问题。
对于传统富勒烯衍生物,以及非富勒烯PDI受体来说,光吸收范围通常在300-600纳米,属于宽带隙材料,因而与之匹配的给体材料,就要选择光吸收范围在500-800纳米附近的窄带隙材料。
而现在学姐合成的A-D-A类分子不同,可以通过调控D、A单元的结构,控制其光吸收范围。
比如这个CH2,颜色就是蓝黑色的,本身是一种窄带隙的材料,故而与之匹配的给体材料是宽带隙的为好,这样才能保证光吸收互补。
值得注意的是,尽管PCE10和CH2均为窄带隙材料,它们的光吸收范围大幅度重叠,但基于PCE10:CH2的体系,最高效率也能做到2.46%。
这样看来,PCE10能成为近些年来有机光伏领域的标准给体材料,确实是有两把刷子的——
这材料的普适性确实够好,和大多数新开发出来的受体材料都能够适配,哪怕是光吸收不互补的。
毕竟其他人不似许秋一样,可以通过模拟实验系统大批量的尝试不同条件。
对许秋来说,只要他大方向把握的没问题,模拟实验室II中花费一天的时间,就能够完成其他人一个月的工作量。
不得不说,系统在这方面还是非常给力的。
而对大多数研究者来说,通用的做法是选择一个底子不太差的体系,然后一条路走到黑,不断试错。
他们也很无奈,总不能一个体系做了半个月、一个月,然后突然换一个新的体系吧,沉没成本太高了。
因此,像PCE10这样具有普适性的材料自然是香饽饽,哪怕无法得到最高值,获得一个较高值也算不错。
当然,从长远来看,假如未来各类窄带隙的A-D-A受体被广泛研究,势必要合成对应的宽带隙给体材料,类似于FTAZ这样的材料与之匹配。
……
周日,材一216,课题组应到7人,实到6人。
有韩嘉莹帮忙,许秋不用亲自做器件。
虽然模拟实验室中已经取得8.4%的结果,但考虑到直接更换溶剂,更改三氧化钼厚度、氧化锌传输层制备条件比较突兀,许秋便暂时没有采用新的条件,而是让学妹在之前的实验条件上略作改动,自由发挥。
他打算把他和学妹的体系,留在下周自己亲自操刀实验的时候再往上提。
今天的主要任务,还是让学姐的CH2体系脱颖而出。
许秋建议她使用PCE10:CH2体系,虽然心里知道FTAZ的匹配性更好,但在探索性的实验中,不可能直接上来就用FTAZ的。
安排好学妹的工作后,许秋开始撰写文章。
虽说是写NC这样的大文章,但压力并不大。
一方面,像他这种亮点为“突破记录”的文章,比以“新结构”、“新观点”为亮点的文章要好写许多。
很简单,“突破记录”类型的文章,你把效率数据放在标题上,同行看到这数据后,一眼就都知道你NB了,正文都不需要吹什么,只要正常的把故事讲完整就可以了,别人自然会根据你的分子结构、合成路线进行脑补。
但如果是提出了“新结构”、“新观点”,就必须用大量文字去表述,诸如:这个“新”是哪里新,厉害在哪里;为什么要提出这个“新结构”、“新观点”等等。
另一方面,许秋也早已不是当初的科研小白了,犹记得当初第一次写文章的时候,吭哧吭哧的写了一个多月,最后还改了好多遍。
到现在,有机光伏领域的各种套路、话术许秋已经积累了不少,感觉只要各项表征数据齐全,文章脉络清晰,给他一周的时间完成一篇文章,似乎也并不算难。
毕竟正文也不过三五千个单词而已,只要思路连贯,一分钟写10个单词没什么问题,一小时那便是600个,就算慢一点,一分钟写5个单词,一小时也有300个。
时间分配的话,正文两天,处理数据、制图、参考文献两天,精校一天,修改两天,差不多这个样子。
下午,许秋大多数时间都坐在办公桌前码字,不断往NC的文章模板里面填充内容。
而实验室里的其他人,陈婉清采纳了许秋的建议,先是配了个PCE10:CH2溶液,然后就留在实验室,把手机装在一次性PE手套中,放在手套箱旁的平台上,搬了个圆凳坐在手套箱旁边,一边追剧,一边监督韩嘉莹做实验。
孙沃看到陈婉清和韩嘉莹两人的架势,果断放弃了今天做器件的想法,留在办公室整理着文献。
段云则一边在做热电实验,一边刷着网页,他的每次测试持续的时间都比较长,同时要占用两个KEITHLEY源表,不过大多数时间都不需要本人在场盯着。
吴菲菲戴着耳机,专心写着综述,全场就她的工作最为特殊,魏老师回来看一眼她的文章进度就知道她有没有划水了,可以量化的工作很难摸鱼。
田晴嘛,人都不知道哪里去了,直接就没出现,众人对此倒是见怪不怪,平日魏老师在的时候她偶尔也会迟到个把小时。