五月五号,周三。
虽说是下午才开始正常上班,但许秋、韩嘉莹和陈婉清约好了上午十点在材一216碰面,他们打算开个小会,商讨一下之后ADA非富勒烯体系的工作展望,顺便做一下组会PPT。
当许秋和韩嘉莹如约到达材一后,发现216和218的房间门虚掩着,表明里面都有人。
218里的肯定就是魏老师了,这也不奇怪,平常周六都能碰到他在办公室;而216房间里的人,并不是提前过来的陈婉清学姐,而是吴菲菲和邬胜男。
吴菲菲在整理上周的测试数据,制作组会PPT,而邬胜男则在撰写着关于“钙钛矿量子点发光材料”的综述计划书,对于每月拿工资的博后,魏老师的要求更高一些,她节前没有干完的工作,就要在节假日期间补完。
几分钟后,陈婉清推门而入,看着216房间内满满当当的人,也是一愣,“怎么这么多人呀。”
“她们也和我们一样,提前过来干活的,”许秋笑着为学姐解惑,随后提议道:“我们到三楼小会议室讨论吧。”
“好呀。”学姐和学妹纷纷附和。
许秋到门房大爷处取了钥匙,打开了三楼会议室的门,学姐是主讲,抱着笔记本电脑,学妹负责记录,拿着实验记录本和黑色水笔。
三人凑在一起,对着电脑屏幕坐下,许秋轻咳一声,说道:“开始吧。”
陈婉清点点头,打开PPT文件,按下F5进入放映模式,侃侃而谈道:“目前的IDTICIN,ADA型非富勒烯受体分子,其D单元为IDT、A单元为ICIN,基于这个分子,接下来的优化方案一共有四种。”
“第一种,调控D单元IDT的线性共轭长度,目前的稠环数量为5个,其中,中央是一个苯环,两边各有两个五元环,可以通过引入新的共轭稠环结构,将稠环数量增加为7个、9个,甚至更多……”
“第二种,改变D单元,IDT的侧链,目前的侧链是四个己基取代的六元环苯基侧链,可以替代为直链、支链烷基,或是噻吩环侧链等……”
“第三种,优化A单元的结构,ICIN的苯环上面有四个反应位点,其中引入一个或者两个基团,生成单取代或者二取代的ICIN结构应该是比较容易办到的。可以引入氟原子、氯原子等卤素原子,来进一步提高ICIN单元的吸电子的能力,也可以引入甲基、烷氧基等给电子基团,抑制A单元整体吸电子的能力……”
“第四种,模仿那篇《自然·材料》的文章,合成类似于IDTBR分子的结构,也就是在ADA的D/A单元之间引入一个小的共轭单元,可以是他们用的BT单元,也可以是噻吩单元等等……”
学姐把四种思路介绍完以后,戛然而止。
“就没有了?”许秋疑惑问道:“具体的合成路线呢,难道只有一页PPT吗?”
“嗯,只有一页,合成路线还没想好。”陈婉清弱弱的补充道:“我们这不是讨论嘛。”
“好吧。”许秋明白了学姐的用意,学姐现在这是大而全的把所有可能的研究方向都列了出来,想让自己挑几个给她做。
“不考虑对D/A单元进行大幅度修改的策略的话,总结的还算全面。”许秋概括了一句,随后沉吟片刻,分析道:
“第一种和第三种的方法,对分子结构的改变比较大,器件性能的波动幅度应该比较大,有较高的几率取得效率突破,但是合成难度也比较高,至少现在没办法一眼看出详细的合成路径来,还是需要翻阅一些文献才行。
第二种路径,相对比较简单,不同侧链的IDT单元可以直接到深城那家光电公司购买,同时自己合成的话难度也不大,不过单单修改D单元的侧链,想要让效率大幅度的正向波动,还是比较困难的,大概率只能提升零点几或者一个百分点。
第四种方法,参照《自然·材料》文章的结果,合成路线比较好设计,可以先模仿着做起来,而且下午组会上也可以交差。至于这种策略,对分子性能的影响,目前还无法估量,毕竟他们只做了IDT2BR,没有IDT2R的结构作为对照组。”
一直在忙着做会议记录的韩嘉莹,突然插话道:“师兄的意思,是认为第一、第三种策略更容易取得突破,第四种策略情况未知,第二种策略适合锦上添花,是这样吗?”
“嗯,差不多就是这个意思。”许秋应和道。
“唔……”陈婉清考虑了片刻,说道:“反正这么多方向我一个人也做不完,我就先从第四种开始做起吧。”
“可以啊,等我忙完毕业设计和手上学妹这篇B3T6系列的文章后,我也要从中选一个方向开始做……”许秋顿了顿,摇头道:“算了,还有一个月时间就毕业答辩,我还是先给你们打打辅助吧,临近毕业肯定有一摊子事要在邯丹校区处理,而实验室在张疆,太不方便了。”
韩嘉莹适时接话:“师兄在毕业答辩前,就留在邯丹帮我们做器件嘛,对了,我之后做什么体系呢?”
许秋摸了摸下巴,考虑了一会儿,说道:“学妹你来合成给体吧,可以基于目前的FTAZ宽带隙材料。
FTAZ这个DA共聚物,用到的A单元名称就叫FTAZ,中央是二氟取代的BT单元的衍生物,BT噻二唑上的硫原子被带有烷基侧链的氮原子取代,学名大致是二氟代苯并三唑,旁边再连接两个噻吩单元;
D单元是常见的BDT单元,不过侧链比较特殊,是烷基直链,你可以尝试使用其他侧链类型,包括烷氧基侧链、烷基噻吩侧链等等,单体可以直接从深城那家公司购买,也可以自己合成,这方面的文献我都有总结过。
此外,为了有别于其他人,你可以用自己的一套命名方式,不如就从H1开始?”
“好呢。”韩嘉莹点点头,说道:“另外,我注意到文献里还有一类名为BDB的A结构单元,被用于合成宽带隙的DA共聚物给体材料中,合成难度也不大,我想试试看。”
随后,学妹在实验记录本上手绘出了BDD的分子结构:“差不多长这个模样,有点像是一个人在举重……”
“嗯,这个分子结构有点奇怪啊……”许秋回忆了几秒钟,说道:“好像那种给体材料是叫做PBDBT吧,和PCBM共混的器件效率大概5%左右。”
“对的,就是PBDBT,”韩嘉莹称赞了一句:“师兄你的记忆力真好。”
“基本操作,”许秋摆了摆手,随后说道:“这个体系也可以做,我们能拿到的给、受体种类越多,越容易实现器件性能的突破。”
等许秋他们讨论完返回216的时候,吴菲菲已经不见了踪影,邬胜男还在肝综述计划书,段云、田晴、孙沃他们没出现。
魏兴思也已经离开了,许秋有些遗憾,本来还想在魏老师那边刷个脸的。
……
下午,众人都没有迟到,就连田晴都难得的卡着一点二十八分的时候,出现在实验室门口。
一点三十五分,魏兴思将课题组八人召集至218房间,等人到齐后,他坐在办公桌前,朝众人扫视了一圈,随后敲了敲桌子,说道:“组会开始吧,吴菲菲你先来。”
吴菲菲打开PPT,展示了上周的实验成果,首先是二维钙钛矿器件的JV曲线和光电性能参数。
“目前,正丁胺的体系已经优化到了10%,非常接近文献中的12.4%效率,而我们自己开发的异丁胺体系,目前最高效率也做到了7%以上……”
“7%,7%,”魏兴思重复了两次,然后盯着投影屏幕看了好一会,这才说道:“这个效率数值可以了,吴菲菲你和孙沃一边继续优化器件,一边可以开始把各项表征测试,比如XRD、SEM之类的测起来。对二维钙钛矿这个新领域来说,现在最重要的还是时间,我们的工作一定要快,赶在其他组前面发表,效率低一些也无妨。”
魏兴思指了指旁边办公桌上的一沓未装订的文献,说道:“就放了个假,几天的功夫,我上午又看到有三篇二维钙钛矿的文章,你等讲完过来整理装订一下。”
“好的。”吴菲菲应和了一句,操作激光笔继续介绍:“这是我用手机拍摄的一组二维钙钛矿薄膜图片,我把它们放置在了空气环境中,能够保持十几小时不变色……”
作为有效层的钙钛矿光伏材料,正常情况下是棕褐色的,可以实现可见光范围内宽广的光吸收。但如果是三维钙钛矿材料的话,遇到空气中的水氧后会迅速分解变质,变为黄色的薄膜,也就是分解产物碘化铅的颜色。而眼前的二维钙钛矿材料,稳定性提高了不少,过了十几个小时,还是棕色的器件。
“嗯,拍照的想法不错,对比起来确实非常明显,”魏兴思点点头,又补充道:“就是有点粗糙,最好让每次做稳定性实验的时候,温度和相对湿度都保持一致,这样比较严谨。我在国外的时候用过恒温恒湿箱,我们组可以买一台,也不用挑太贵的,有基础的功能就行。”
吴菲菲接话道:“我之前有浏览过恒温恒湿箱的厂家,最后找到了一家就在魔都本地的公司,箱体的体积较小,温度范围也比较窄,不过价位比较合适,大概3000多块。”
魏兴思没有多犹豫,便直接拍板:“这个可以,你直接联系他们购买就行,记得开发票。”
随后,魏老师又看了看许秋、陈婉清和韩嘉莹,说道:“恒温恒湿箱还是很有必要买一台的,他们做有机的之后也可以使用,非富勒烯材料的空气稳定性还是不错的。”
虽说是下午才开始正常上班,但许秋、韩嘉莹和陈婉清约好了上午十点在材一216碰面,他们打算开个小会,商讨一下之后ADA非富勒烯体系的工作展望,顺便做一下组会PPT。
当许秋和韩嘉莹如约到达材一后,发现216和218的房间门虚掩着,表明里面都有人。
218里的肯定就是魏老师了,这也不奇怪,平常周六都能碰到他在办公室;而216房间里的人,并不是提前过来的陈婉清学姐,而是吴菲菲和邬胜男。
吴菲菲在整理上周的测试数据,制作组会PPT,而邬胜男则在撰写着关于“钙钛矿量子点发光材料”的综述计划书,对于每月拿工资的博后,魏老师的要求更高一些,她节前没有干完的工作,就要在节假日期间补完。
几分钟后,陈婉清推门而入,看着216房间内满满当当的人,也是一愣,“怎么这么多人呀。”
“她们也和我们一样,提前过来干活的,”许秋笑着为学姐解惑,随后提议道:“我们到三楼小会议室讨论吧。”
“好呀。”学姐和学妹纷纷附和。
许秋到门房大爷处取了钥匙,打开了三楼会议室的门,学姐是主讲,抱着笔记本电脑,学妹负责记录,拿着实验记录本和黑色水笔。
三人凑在一起,对着电脑屏幕坐下,许秋轻咳一声,说道:“开始吧。”
陈婉清点点头,打开PPT文件,按下F5进入放映模式,侃侃而谈道:“目前的IDTICIN,ADA型非富勒烯受体分子,其D单元为IDT、A单元为ICIN,基于这个分子,接下来的优化方案一共有四种。”
“第一种,调控D单元IDT的线性共轭长度,目前的稠环数量为5个,其中,中央是一个苯环,两边各有两个五元环,可以通过引入新的共轭稠环结构,将稠环数量增加为7个、9个,甚至更多……”
“第二种,改变D单元,IDT的侧链,目前的侧链是四个己基取代的六元环苯基侧链,可以替代为直链、支链烷基,或是噻吩环侧链等……”
“第三种,优化A单元的结构,ICIN的苯环上面有四个反应位点,其中引入一个或者两个基团,生成单取代或者二取代的ICIN结构应该是比较容易办到的。可以引入氟原子、氯原子等卤素原子,来进一步提高ICIN单元的吸电子的能力,也可以引入甲基、烷氧基等给电子基团,抑制A单元整体吸电子的能力……”
“第四种,模仿那篇《自然·材料》的文章,合成类似于IDTBR分子的结构,也就是在ADA的D/A单元之间引入一个小的共轭单元,可以是他们用的BT单元,也可以是噻吩单元等等……”
学姐把四种思路介绍完以后,戛然而止。
“就没有了?”许秋疑惑问道:“具体的合成路线呢,难道只有一页PPT吗?”
“嗯,只有一页,合成路线还没想好。”陈婉清弱弱的补充道:“我们这不是讨论嘛。”
“好吧。”许秋明白了学姐的用意,学姐现在这是大而全的把所有可能的研究方向都列了出来,想让自己挑几个给她做。
“不考虑对D/A单元进行大幅度修改的策略的话,总结的还算全面。”许秋概括了一句,随后沉吟片刻,分析道:
“第一种和第三种的方法,对分子结构的改变比较大,器件性能的波动幅度应该比较大,有较高的几率取得效率突破,但是合成难度也比较高,至少现在没办法一眼看出详细的合成路径来,还是需要翻阅一些文献才行。
第二种路径,相对比较简单,不同侧链的IDT单元可以直接到深城那家光电公司购买,同时自己合成的话难度也不大,不过单单修改D单元的侧链,想要让效率大幅度的正向波动,还是比较困难的,大概率只能提升零点几或者一个百分点。
第四种方法,参照《自然·材料》文章的结果,合成路线比较好设计,可以先模仿着做起来,而且下午组会上也可以交差。至于这种策略,对分子性能的影响,目前还无法估量,毕竟他们只做了IDT2BR,没有IDT2R的结构作为对照组。”
一直在忙着做会议记录的韩嘉莹,突然插话道:“师兄的意思,是认为第一、第三种策略更容易取得突破,第四种策略情况未知,第二种策略适合锦上添花,是这样吗?”
“嗯,差不多就是这个意思。”许秋应和道。
“唔……”陈婉清考虑了片刻,说道:“反正这么多方向我一个人也做不完,我就先从第四种开始做起吧。”
“可以啊,等我忙完毕业设计和手上学妹这篇B3T6系列的文章后,我也要从中选一个方向开始做……”许秋顿了顿,摇头道:“算了,还有一个月时间就毕业答辩,我还是先给你们打打辅助吧,临近毕业肯定有一摊子事要在邯丹校区处理,而实验室在张疆,太不方便了。”
韩嘉莹适时接话:“师兄在毕业答辩前,就留在邯丹帮我们做器件嘛,对了,我之后做什么体系呢?”
许秋摸了摸下巴,考虑了一会儿,说道:“学妹你来合成给体吧,可以基于目前的FTAZ宽带隙材料。
FTAZ这个DA共聚物,用到的A单元名称就叫FTAZ,中央是二氟取代的BT单元的衍生物,BT噻二唑上的硫原子被带有烷基侧链的氮原子取代,学名大致是二氟代苯并三唑,旁边再连接两个噻吩单元;
D单元是常见的BDT单元,不过侧链比较特殊,是烷基直链,你可以尝试使用其他侧链类型,包括烷氧基侧链、烷基噻吩侧链等等,单体可以直接从深城那家公司购买,也可以自己合成,这方面的文献我都有总结过。
此外,为了有别于其他人,你可以用自己的一套命名方式,不如就从H1开始?”
“好呢。”韩嘉莹点点头,说道:“另外,我注意到文献里还有一类名为BDB的A结构单元,被用于合成宽带隙的DA共聚物给体材料中,合成难度也不大,我想试试看。”
随后,学妹在实验记录本上手绘出了BDD的分子结构:“差不多长这个模样,有点像是一个人在举重……”
“嗯,这个分子结构有点奇怪啊……”许秋回忆了几秒钟,说道:“好像那种给体材料是叫做PBDBT吧,和PCBM共混的器件效率大概5%左右。”
“对的,就是PBDBT,”韩嘉莹称赞了一句:“师兄你的记忆力真好。”
“基本操作,”许秋摆了摆手,随后说道:“这个体系也可以做,我们能拿到的给、受体种类越多,越容易实现器件性能的突破。”
等许秋他们讨论完返回216的时候,吴菲菲已经不见了踪影,邬胜男还在肝综述计划书,段云、田晴、孙沃他们没出现。
魏兴思也已经离开了,许秋有些遗憾,本来还想在魏老师那边刷个脸的。
……
下午,众人都没有迟到,就连田晴都难得的卡着一点二十八分的时候,出现在实验室门口。
一点三十五分,魏兴思将课题组八人召集至218房间,等人到齐后,他坐在办公桌前,朝众人扫视了一圈,随后敲了敲桌子,说道:“组会开始吧,吴菲菲你先来。”
吴菲菲打开PPT,展示了上周的实验成果,首先是二维钙钛矿器件的JV曲线和光电性能参数。
“目前,正丁胺的体系已经优化到了10%,非常接近文献中的12.4%效率,而我们自己开发的异丁胺体系,目前最高效率也做到了7%以上……”
“7%,7%,”魏兴思重复了两次,然后盯着投影屏幕看了好一会,这才说道:“这个效率数值可以了,吴菲菲你和孙沃一边继续优化器件,一边可以开始把各项表征测试,比如XRD、SEM之类的测起来。对二维钙钛矿这个新领域来说,现在最重要的还是时间,我们的工作一定要快,赶在其他组前面发表,效率低一些也无妨。”
魏兴思指了指旁边办公桌上的一沓未装订的文献,说道:“就放了个假,几天的功夫,我上午又看到有三篇二维钙钛矿的文章,你等讲完过来整理装订一下。”
“好的。”吴菲菲应和了一句,操作激光笔继续介绍:“这是我用手机拍摄的一组二维钙钛矿薄膜图片,我把它们放置在了空气环境中,能够保持十几小时不变色……”
作为有效层的钙钛矿光伏材料,正常情况下是棕褐色的,可以实现可见光范围内宽广的光吸收。但如果是三维钙钛矿材料的话,遇到空气中的水氧后会迅速分解变质,变为黄色的薄膜,也就是分解产物碘化铅的颜色。而眼前的二维钙钛矿材料,稳定性提高了不少,过了十几个小时,还是棕色的器件。
“嗯,拍照的想法不错,对比起来确实非常明显,”魏兴思点点头,又补充道:“就是有点粗糙,最好让每次做稳定性实验的时候,温度和相对湿度都保持一致,这样比较严谨。我在国外的时候用过恒温恒湿箱,我们组可以买一台,也不用挑太贵的,有基础的功能就行。”
吴菲菲接话道:“我之前有浏览过恒温恒湿箱的厂家,最后找到了一家就在魔都本地的公司,箱体的体积较小,温度范围也比较窄,不过价位比较合适,大概3000多块。”
魏兴思没有多犹豫,便直接拍板:“这个可以,你直接联系他们购买就行,记得开发票。”
随后,魏老师又看了看许秋、陈婉清和韩嘉莹,说道:“恒温恒湿箱还是很有必要买一台的,他们做有机的之后也可以使用,非富勒烯材料的空气稳定性还是不错的。”