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474 Y系列材料再次启航,二度冲击CNS!(求订阅)

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达到17%,甚至18%的话,同样也是cns级别的工作。

像cns这种档次的期刊,在没有够到这个门槛的时候,研究者想要发表一篇非常的困难。

不过,一旦跨过了这道门槛,再想发表cns的难度,其实就没那么大了。

尤其是在许秋已经走到有机光伏领域的最前沿,还能开挂的况下。

差不多什么样的成果,可以达到这个cns级别,许秋自己心里基本上都是有数的,他只要不断朝着那个方向努力就行了。

得到了y12这种材料,许秋同步开展各项表征,分析它为什么比之前的y3材料要好。

对于材料学科来说,想要在开始实验之前,通过分子结构去预测一种材料的好坏,还是非常困难的。

比如许秋拿到手的这个y12材料,在它成功的背后,其实有数十个失败的材料。

这些材料都是之前许秋通过预测,得出它们可能具有较高能的材料,但实际结果却并不理想。

从某种意义上来讲,这种应用型学科,还是有些“玄学”成分在里面的,经常要讲故事给别听。

比如拿到一个比较好的结果,再回去看它的分子结构,并结合各种表征手段,去解释这种材料为什么好,其实就是一种“玄学”。

但故事总还是得讲的。

因为当“玄学”故事讲多了,得到了大多数的认同,并可以预测其他结构的结果时,“玄学”也就演变成为了“科学”。

为了解释器件能提升的原因,许秋主要通过dft模拟,光源giwaxs,tem透电镜等手段,对比了y12和y3两个体系。

结果发现,相比于y3,y12主链分子结构只是进行了细微的改变,主要是侧链位置的改变,使得受体分子之间的分子堆砌做到更好,进而有利于电荷的输运。

因为y3和y12两者的分子结构相似,所以y12的合成也类似于之前y3的合成,同样需要六步反应。

第一步,双溴取代的,氮原子上带有乙基己基侧链的苯并噻二唑(bt)单元,通过硝基化反应,在苯环剩余的两个反应位点上连接两个硝基,得到得到双溴、双硝基取代的bt单元。

第二步,将双溴、双硝基取代的bt和带侧链的单三甲基锡取代的tt单元反应,得到tt-bt-tt的结构,其中bt上连接有两个硝基,tt远端有一个直链烷基侧链。

第三步,将tt-bt-tt分子中的硝基还原,并与相邻的tt单元成环,形成环状的仲胺,得到连续的稠环结构。此时,产物中存在位于tt-bt之间的仲胺,上面还有一个残留的氢原子,这是一个反应位点。

第四步,将第三步的反应物和溴代烷烃反应,用烷基取代仲胺上的氢原子,形成叔胺,实现在n原子上引侧链的目的,得到最终的中央dad单元。

第五步,中央dad单元的醛基化反应,在中央dad单元的两端连接两个醛基。

第六步,经过醛基化的dad单元与a单元icin-2f进行反应,得到y12。

许秋开始思考接下来的优化方向。

之前他基于y3改分子结构,试了数十种方法,结果发现改动幅度越大,最终的能就越差。

像y11、y12这种程度的小改反而能得以了提升。

可能这就是大米手机,花了200w更换logo,结果只是“加了一行代码”,从方变圆的原因吧。

当我们去益求的时候,不能更改的太多,因为一旦改的太多,就会变成另外一个新的东西了。

而如果是新旧东西的能期望是按照正态分布的话,当原先已经做到比较顶尖,那么新东西大概率会变差。

经过一番思考,许秋最终决定不对y12“动大刀子”,也就是暂时不更改主链,主要只针对侧链、端基进行修饰。

一方面,端基是比较常规的优化方式,之前发现引甲基、氟原子、氯原子都会对器件能造成影响,现在y12采用的是引氟原子的结构,可能更换为其他端基,能还会有所提升。

另一方面,虽然非富勒烯受体的主链是主要负责光吸收的,但侧链的重要也非常高,因为侧链可以改变材料的溶解、结晶,进而改变共混薄膜形貌,对电荷输运和最终的器件能造成影响。

同时,之前搬家的时候,虽然确认了蒸镀仪器的功能良好,但是不确定最佳的蒸镀条件有没有发生改变。

因此,许秋在离开魔都之前,也把江弯手套箱的蒸镀设备复制了一份,现在也在利用标样器件,同步摸索最优的蒸镀条件。

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