280 因祸得福(求订阅)
毕业设计初稿完成后,许秋正打算进一步进行精修,这时邱贺明过来了,这回他是独自来的,没有像上次一样领着小弟。
魏兴思在218用茶水招待了邱贺明,然后把许秋、邬胜男和田晴召唤了过去。
三人进门后,魏老师问道:“样品都准备好了吗?”
“准备好了,”邬胜男略微晃动一下手中的培养皿,主动答复:“包括P3HT标准样品,还有我自己合成的两种有机共轭聚合物材料的样品。”
“好啊,”魏兴思点点头,继续说道:“P3HT的结果测试出来和我讲一下,我这边有文献的数据,看能不能对应上。”
作为一种老牌共轭聚合物材料,P3HT各方各面的性能都被挖掘的非常深,只要略微沾边的实验表征被各路研究人员拿去测一测,看看有没有可能水一篇文章,荧光量子产率的数据自然也是有的。
“肯定没问题,我们的产品每个都在出厂前做过检测的。”邱贺明自信说道。说完,他拆开随身携带的一个小纸箱子,去掉内侧数层的泡泡纸防震包装,把里面的积分球取了出来。
许秋仔细观察了一番,邱贺明带来的积分球和他之前发的图片,从外观上看相差无异,通体都是白色塑料的质感,可能是用模具直接整体烧制而成的。
积分球设计上是贴合样品舱的,不过在使用前需要把原来样品舱中的样品卡槽用六角螺丝刀先卸下,再安装积分球专用的卡槽。
设备调试结束后,邱贺明指导邬胜男开始测试,许秋和田晴则在旁边围观。
很快,第一片P3HT的标准样品测试完成。
邱贺明导出数据,然后从随身携带的U盘中拷贝了一个名为“PLQY(荧光量子效率)”的EXCEL文件到电脑桌面上,接着打开文件。
这是一个只读的文件,上面有几个可以填写参数的空格。
邱贺明一边处理数据,一边介绍道:“我们把TRPL得到的数据,手动输入进来,就可以直接拟合计算出来样品的荧光量子效率,比如这个P3HT的样品,PLQY的数值就是……”邱贺明愣了一下,疑惑道:“只有百分之几啊,这个是光致发光材料吗?”
“噢,P3HT是一种有机共轭聚合物,具有光致发光的现象,但并不应用于光致发光领域,现在我们主要拿它作为检测的标准样品,数值对的上就行。目前来看和文献中的差距并不大,你们继续测试吧。”魏兴思的声音从外面传来,TRPL仪器就放在他办公室的杂物间中,因此彼此说话都能够听到。
许秋倒是可以理解P3HT荧光量子产率比较低的原因,因为它是一种光伏材料,主要是用来将光能转换为电能的。
而假如一种材料的荧光量子产率高的话,就表明吸收的太阳光能都转换为荧光射出去了,能量是守恒的,如果大部分转换为了光能,那么转换为电能的部分自然就变少了,光电转换效率多半不太行。
之后,邬胜男自己操作测试了她的其他几个样品,PLQY的数值分布在百分之十几到百分之三十之间。
这些数值说高不高,说低也不算低。
毕竟对于一些荧光粉之类的材料,荧光量子效率超过90%都有可能。甚至有的材料因为链式激发,还会获得100%以上的荧光量子效率,也即吸收一个光子,产生一个以上的光子,多出来的光子,就类似于核裂变的链式反应,是由二次荧光光子激发产生的三次荧光光子。
不过,她的材料主要是电致荧光变色材料,PLQY的数据并不重要,邬胜男主要研究的是她的材料在不同电压下的荧光变色现象,以及变色的响应时间快慢。
需要用到PLQY表征的主要还是钙钛矿量子点材料,但是现在她还没有成功合成出来。
客观上,量子点材料的制备确实比较难,因为量子点是零维点状纳米团簇,在三个维度上的尺度至少都要小于100纳米。
不同材料的量子点对尺度也不同,有的尺度小于100纳米便可以,有的则需要小于20纳米、10纳米才行。对于材料的尺度并没有一个统一的标准,主要是看材料有没有出现量子效应。有量子效应出现,便为量子点;没有量子效应,那就是普通的原子/分子团簇。
很容易想象到,这种几纳米、几十纳米这种尺度下的量子点材料,由于具有高的比表面积,材料表面的活性非常高,很容易发生化学反应或者是团聚,因此很不稳定。
外表一般会连接配体或者钝化层,像邬胜男之前采用的油酸表面活性剂,就是为了让钙钛矿量子点材料能够保持量子点的状态,不发生团聚,可惜她用了溶液法和热注入法都失败了。
邬胜男决定热注入法更加有希望一些,准备继续尝试。
样品测试完毕,田晴、邬胜男她们又和邱贺明讨论了一些TRPL测试方面的问题,许秋就没有去凑热闹了,毕竟他已经复制了邱贺明的技能。
“邱博士,留下来吃个便饭?”魏兴思客套了一句:“这段时间没少麻烦你,亲自跑了两趟过来。”
“应该的,我还是回家吃吧。”邱贺明摆手婉拒,他也是在魔都定居的,不过并不是土著,而是“魔漂”了近二十年才扎根下来。
五点多的时候,陈婉清返回邯丹校区,回到216后,她从书包中拎出一个垃圾袋,里面包裹着她合成好的材料以及中间产物,然后朝实验室走去。
许秋改毕业设计改的有些头痛,就跟着她进入了实验室,主动搭话:“学姐带这么多瓶子回来,大丰收啊。”
“还可以吧,”陈婉清一边在手套箱中操作,一边回复道:“这次一共合成了两种受体材料,IDT-BT-ICIN和IDT-T-ICIN。本来我之前打算只合成一种的,后来中途实验失败了一回,为了防止组会的时候没什么内容可以汇报,就在原来BT单元的基础上,额外增加了另外一种噻吩(T)单元。”
“这样啊。”许秋点点头,她的两种材料复制到模拟实验室II中,安排模拟实验人员,进行性能优化,然后随口问道:“下周还打算继续合成吗?”
“先停一停,做做器件吧。”陈婉清轻笑一声,自嘲道:“现在感觉我都快被有机溶剂腌入味儿了,得缓一缓,让身体把这段时间吸收的有机溶剂代谢出去。”
“听起来还挺合理的。”许秋还是比较认同学姐的观点。
以他的理解,人体的免疫系统非常强大,少量摄入的有毒有害的物质,可以通过正常的代谢过程逐渐消减掉。
当然,就像防火墙一样,免疫系统也是存在极限以及漏洞的。
所谓的“极限”,是指对于超过一定剂量的毒性物质,由于免疫系统处理速度的问题,可能在完全清除之前就已经对人体器官、组织造成了不可逆的损害。
而“漏洞”,则是重金属有富集效应,氟元素结合稳定,它们一旦被摄入体内,就会越来越多,很难排除干净。其实,免疫系统也不是不能处理它们,只是相对来说处理的速度比较慢,理论上如果停止摄入,体内的这些元素的含量肯定也会是越来越少的,直到某一天趋向于一个安全范围,但可能这个时间跨度超越了正常人类的寿命,比如需要几百年、上千年,有点类似于“只要你死了,你的病就好了”。
第二天,周六一早,许秋就拿到了学姐体系的器件结果。
IDT-BT-ICIN的体系,不论是和PCE10、PCE11这些窄带隙的聚合物给体,还是和学妹开发的H11、H12、H13这类宽带隙的聚合物给体匹配,器件性能都不好,最高效率仅有%。
反而,IDT-T-ICIN体系的最高效率达到了%,最优给体材料是H13,效率数值和之前的IDT-ICIN体系相当。
许秋略作思考,找到了进一步的优化方向,那就是对新引入的噻吩单元进行侧链修饰,主要是因为新引入了噻吩单元,使得分子的共轭长度增加,却没有新增侧链,溶解度稍微有些压力。
一种方法,是直接上烷基侧链,比如2-乙基己基这样的树枝状短侧链,只提升溶解度,而不会对受体分子的光吸收性能、能级结构造成太大的影响。
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另一种方法,是在引入侧链的同时,引入杂原子,比如带有氧、硫杂原子的侧链,这样会对分子的性能造成不可预知的影响,或好或坏,但不管怎么说,可以作为一种潜在的优化方向。
至于BT的那个体系,效率基数太低了,许秋也不确定还能不能救回来,暂时没兴趣理它。
分析完毕,许秋在心中为学姐庆幸了一番,她中途的实验失败,也算是因祸得福,额外合成了IDT-T-ICIN材料,要是参照《自然·材料》那篇文章一条路走到黑,只合成IDT-BT-ICIN的话,组会上多半又要哭唧唧了。
毕竟,现在二点多的效率,和当初不到1%的效率对学姐来说,也没什么差别了。
PS:起点统计章节字数的时候,英文字母,特殊符号连在一起只算一个字,也就是看似“IDT-BT-ICIN”这类的名称很长,其实字数为1。突然想起了这个,就解释一下,并不是为了水字数才命名这么长的,而是实际上在做科研的时候,材料命名就是这样的。
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魏兴思在218用茶水招待了邱贺明,然后把许秋、邬胜男和田晴召唤了过去。
三人进门后,魏老师问道:“样品都准备好了吗?”
“准备好了,”邬胜男略微晃动一下手中的培养皿,主动答复:“包括P3HT标准样品,还有我自己合成的两种有机共轭聚合物材料的样品。”
“好啊,”魏兴思点点头,继续说道:“P3HT的结果测试出来和我讲一下,我这边有文献的数据,看能不能对应上。”
作为一种老牌共轭聚合物材料,P3HT各方各面的性能都被挖掘的非常深,只要略微沾边的实验表征被各路研究人员拿去测一测,看看有没有可能水一篇文章,荧光量子产率的数据自然也是有的。
“肯定没问题,我们的产品每个都在出厂前做过检测的。”邱贺明自信说道。说完,他拆开随身携带的一个小纸箱子,去掉内侧数层的泡泡纸防震包装,把里面的积分球取了出来。
许秋仔细观察了一番,邱贺明带来的积分球和他之前发的图片,从外观上看相差无异,通体都是白色塑料的质感,可能是用模具直接整体烧制而成的。
积分球设计上是贴合样品舱的,不过在使用前需要把原来样品舱中的样品卡槽用六角螺丝刀先卸下,再安装积分球专用的卡槽。
设备调试结束后,邱贺明指导邬胜男开始测试,许秋和田晴则在旁边围观。
很快,第一片P3HT的标准样品测试完成。
邱贺明导出数据,然后从随身携带的U盘中拷贝了一个名为“PLQY(荧光量子效率)”的EXCEL文件到电脑桌面上,接着打开文件。
这是一个只读的文件,上面有几个可以填写参数的空格。
邱贺明一边处理数据,一边介绍道:“我们把TRPL得到的数据,手动输入进来,就可以直接拟合计算出来样品的荧光量子效率,比如这个P3HT的样品,PLQY的数值就是……”邱贺明愣了一下,疑惑道:“只有百分之几啊,这个是光致发光材料吗?”
“噢,P3HT是一种有机共轭聚合物,具有光致发光的现象,但并不应用于光致发光领域,现在我们主要拿它作为检测的标准样品,数值对的上就行。目前来看和文献中的差距并不大,你们继续测试吧。”魏兴思的声音从外面传来,TRPL仪器就放在他办公室的杂物间中,因此彼此说话都能够听到。
许秋倒是可以理解P3HT荧光量子产率比较低的原因,因为它是一种光伏材料,主要是用来将光能转换为电能的。
而假如一种材料的荧光量子产率高的话,就表明吸收的太阳光能都转换为荧光射出去了,能量是守恒的,如果大部分转换为了光能,那么转换为电能的部分自然就变少了,光电转换效率多半不太行。
之后,邬胜男自己操作测试了她的其他几个样品,PLQY的数值分布在百分之十几到百分之三十之间。
这些数值说高不高,说低也不算低。
毕竟对于一些荧光粉之类的材料,荧光量子效率超过90%都有可能。甚至有的材料因为链式激发,还会获得100%以上的荧光量子效率,也即吸收一个光子,产生一个以上的光子,多出来的光子,就类似于核裂变的链式反应,是由二次荧光光子激发产生的三次荧光光子。
不过,她的材料主要是电致荧光变色材料,PLQY的数据并不重要,邬胜男主要研究的是她的材料在不同电压下的荧光变色现象,以及变色的响应时间快慢。
需要用到PLQY表征的主要还是钙钛矿量子点材料,但是现在她还没有成功合成出来。
客观上,量子点材料的制备确实比较难,因为量子点是零维点状纳米团簇,在三个维度上的尺度至少都要小于100纳米。
不同材料的量子点对尺度也不同,有的尺度小于100纳米便可以,有的则需要小于20纳米、10纳米才行。对于材料的尺度并没有一个统一的标准,主要是看材料有没有出现量子效应。有量子效应出现,便为量子点;没有量子效应,那就是普通的原子/分子团簇。
很容易想象到,这种几纳米、几十纳米这种尺度下的量子点材料,由于具有高的比表面积,材料表面的活性非常高,很容易发生化学反应或者是团聚,因此很不稳定。
外表一般会连接配体或者钝化层,像邬胜男之前采用的油酸表面活性剂,就是为了让钙钛矿量子点材料能够保持量子点的状态,不发生团聚,可惜她用了溶液法和热注入法都失败了。
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样品测试完毕,田晴、邬胜男她们又和邱贺明讨论了一些TRPL测试方面的问题,许秋就没有去凑热闹了,毕竟他已经复制了邱贺明的技能。
“邱博士,留下来吃个便饭?”魏兴思客套了一句:“这段时间没少麻烦你,亲自跑了两趟过来。”
“应该的,我还是回家吃吧。”邱贺明摆手婉拒,他也是在魔都定居的,不过并不是土著,而是“魔漂”了近二十年才扎根下来。
五点多的时候,陈婉清返回邯丹校区,回到216后,她从书包中拎出一个垃圾袋,里面包裹着她合成好的材料以及中间产物,然后朝实验室走去。
许秋改毕业设计改的有些头痛,就跟着她进入了实验室,主动搭话:“学姐带这么多瓶子回来,大丰收啊。”
“还可以吧,”陈婉清一边在手套箱中操作,一边回复道:“这次一共合成了两种受体材料,IDT-BT-ICIN和IDT-T-ICIN。本来我之前打算只合成一种的,后来中途实验失败了一回,为了防止组会的时候没什么内容可以汇报,就在原来BT单元的基础上,额外增加了另外一种噻吩(T)单元。”
“这样啊。”许秋点点头,她的两种材料复制到模拟实验室II中,安排模拟实验人员,进行性能优化,然后随口问道:“下周还打算继续合成吗?”
“先停一停,做做器件吧。”陈婉清轻笑一声,自嘲道:“现在感觉我都快被有机溶剂腌入味儿了,得缓一缓,让身体把这段时间吸收的有机溶剂代谢出去。”
“听起来还挺合理的。”许秋还是比较认同学姐的观点。
以他的理解,人体的免疫系统非常强大,少量摄入的有毒有害的物质,可以通过正常的代谢过程逐渐消减掉。
当然,就像防火墙一样,免疫系统也是存在极限以及漏洞的。
所谓的“极限”,是指对于超过一定剂量的毒性物质,由于免疫系统处理速度的问题,可能在完全清除之前就已经对人体器官、组织造成了不可逆的损害。
而“漏洞”,则是重金属有富集效应,氟元素结合稳定,它们一旦被摄入体内,就会越来越多,很难排除干净。其实,免疫系统也不是不能处理它们,只是相对来说处理的速度比较慢,理论上如果停止摄入,体内的这些元素的含量肯定也会是越来越少的,直到某一天趋向于一个安全范围,但可能这个时间跨度超越了正常人类的寿命,比如需要几百年、上千年,有点类似于“只要你死了,你的病就好了”。
第二天,周六一早,许秋就拿到了学姐体系的器件结果。
IDT-BT-ICIN的体系,不论是和PCE10、PCE11这些窄带隙的聚合物给体,还是和学妹开发的H11、H12、H13这类宽带隙的聚合物给体匹配,器件性能都不好,最高效率仅有%。
反而,IDT-T-ICIN体系的最高效率达到了%,最优给体材料是H13,效率数值和之前的IDT-ICIN体系相当。
许秋略作思考,找到了进一步的优化方向,那就是对新引入的噻吩单元进行侧链修饰,主要是因为新引入了噻吩单元,使得分子的共轭长度增加,却没有新增侧链,溶解度稍微有些压力。
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至于BT的那个体系,效率基数太低了,许秋也不确定还能不能救回来,暂时没兴趣理它。
分析完毕,许秋在心中为学姐庆幸了一番,她中途的实验失败,也算是因祸得福,额外合成了IDT-T-ICIN材料,要是参照《自然·材料》那篇文章一条路走到黑,只合成IDT-BT-ICIN的话,组会上多半又要哭唧唧了。
毕竟,现在二点多的效率,和当初不到1%的效率对学姐来说,也没什么差别了。
PS:起点统计章节字数的时候,英文字母,特殊符号连在一起只算一个字,也就是看似“IDT-BT-ICIN”这类的名称很长,其实字数为1。突然想起了这个,就解释一下,并不是为了水字数才命名这么长的,而是实际上在做科研的时候,材料命名就是这样的。
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