“猜想,得证!”看到这个结果后,许秋轻松的呼出一口气,不枉费他花了几天的时间查资料、测试,终于拿到了想要的结果。
此时,韩嘉莹和邬胜男都在张疆,莫文琳在里间实验室做实验,只有陈婉清坐在许秋旁边,码字肝文章。
在听到许秋的动静后,学姐好奇的凑了过去,看着许秋电脑桌面上的ORIGN软件,询问道:“今天测试的结果怎么样?”
许秋神色轻松,说道:“ITIC的激子结合能,我算出来的结果是117毫电子伏特,和我之前预测的一样,进一步的分析表明,有机光伏器件正常工作条件下,有80%以上的激子会自发的转变为自由电荷,这样就可以证明为什么ITIC系列非富勒烯材料不需要‘驱动力’就可以实现电荷输运……”
“哇,这可是一个重大的发现啊。”陈婉清当即听出来这个结论的重要性,虽然她实验方面相对一般,但在文献阅读方面可不比许秋差多少。
学姐顿了顿,继续说道:“之前只是猜想,现在这个结果一出,那就是实锤了,不过这个结论偏物理一些,你打算发什么文章?”
许秋淡定说道:“我打算整合几个亮点,搞一篇大文章。”
“大文章?NC嘛?”陈婉清歪了歪头,犹豫道:“该不会……是想发《自然》大子刊吧?”
“bingo!”许秋打了个响指,解释道:“之后要是激子扩散距离测试也能获得一个不错的结论,再配合一个高效率13%的体系,就有机会冲一波《自然·能源》或是《焦耳》。”
“原来是新刊呀,那倒是机会大一些,”陈婉清先是点点头,随后话锋一转:“不过,新体系的效率你有信心能做到13%?”
目前,组里明面上的最高效率体系,是学姐的IEICO-4F体系,效率为12.3%。
但实际上,许秋这边的早已经做到了13.5%,哪怕现实中无法完全重复出来,J2:IDIC-4F体系的效率达到13%也应该不难。
当然,这种事情许秋也没办法细讲,他就随意找了个借口,说道:“之前IDIC体系表现不错,优化后性能提升的几率很高,而且学妹那边不也要开发J2、J3给体嘛,说不定两两组合,效率就突破了呢。”
“嗯,肯定可以的!”陈婉清鼓励道,她的内心也是很希望许秋能够走到更远。
一方面,她能有现在的学术成果,许秋的帮助占了很大的比重;另一方面,她也是有一种“把科研梦想寄托在许秋身上完成”的意味在里面。
暑假期间,陈婉清想了很久,最后认识到自己并不适合在学术圈继续发展。
选择国内土博后的话,发展空间又有限,毕竟现在科研圈整体红海的情况,一直在提高准入门槛,都在强调海外工作经历。
像许秋这样成果斐然的,那自然海外经历不经历的都不重要,毕业留校肯定没有问题,但她现在这情况,高不成低不就的,最终的结局,还是要么去国外找博后岗,要么出国当两年访问学者。
要是出国找个博后,基本上很难遇到许秋这样的大腿,大概率原形毕露……
这也是她最终主动找到蓝河的原因。
358 科学的尽头是神学?(求订阅)
周五,许秋带着莫文琳,再次进行了IDIC样品的激子结合能测试,测试方法和昨日的ITIC样品一样,低温荧光发光实验。
第二次测试,同样是一次就成功,不过消耗的时间并没有减少太多,从早上九点多开始,一直忙活到下午六点,终于拿到了结果。
结果表明,IDIC的激子结合能为112毫电子伏特,在数值上,与ITIC的117毫电子伏特相当。
基于这两次的结果,加上之前进行的DFT模拟得到的HOMO/LUMO能级在分子上的分布图,许秋大概有了一个猜想:
“ADA非富勒烯受体材料低激子结合能的性质,或许是A-D-A这种分子结构所致。
在分子中产生的激子,正电荷会集中在D单元上,负电荷会集中在A单元上,从而导致正负电荷在分子内部便可以实现初步的拆分,降低使其完全拆分成自由电荷所需的能量,表观现象即激子结合能较低。”
这个猜想要验证的话,难度就比较大了。
想要直接证明几乎不可能,只能通过大量测试不同ADA非富勒烯受体材料的激子结合能数据,进行佐证。
其中,一旦出现一个反例,这个猜想就会被推翻,或者需要修改表述、打补丁。
这也很正常。
毕竟科学的本质,就是不断的建立理论、推翻理论、完善理论嘛。
就像最初牛顿三大定律的建立一样,在宏观、低速世界是成立的。
但到微观、高速世界就不成立了,因此后面就有了量子力学以及相对论分别进行补充,这些理论也共同构筑了近现代物理系大厦的基石。
当然,这些也都是现在的理论,或许未来还会被继续推翻、完善。
毕竟人类都是肉眼凡胎,没有X光眼,本身也没办法近光速运动,那么对于微观、高速级别的东西,就很难说的准到底是什么样子。
就算靠仪器测试,难道仪器显示的数据就一定是真的吗?
进一步,我们直接观察到的东西就一定是真的吗?
这种事情不能深想,因为想到最后,难免就会陷入无限循环的怀疑之中。
确实很多东西都无法被证明,也无法被证伪。
这或许也是外国科学家大多皈依宗教,而且还有人提出“科学的尽头就是神学”的原因。
探索的越多,越接近认知的边界,可能越觉得需要一个绝对的“造物主”来支撑这一切的存在。
周日,许秋开始着手另外一项激子扩散距离的测试。
这个测试的方法比较多,前几天,他通过检索文献,一共找到四种方法,最终选择了采用高定向热解石墨(HOPG)衬底,来测试荧光信号的方法。
原因也很简单,这个实验操作,魏兴思之前在漂亮国的时候就进行过,许秋直接复制了魏老师的技能,熟练度中规中矩吧,四阶0%,可能的原因是当时魏老师实操的次数不多,或者由于长时间不在一线进行实验,熟练度不升反降。
但不管怎么说,哪怕只有二阶三阶的熟练度,相比于其他方法,都是强很多的,毕竟许秋有系统嘛,系统影像总比参考文献上的文字说明要形象的多。
消耗若干积分后,许秋查看了五阶100%“HOPG法测试激子扩散距离”的实验操作。
操作方法看起来并不难,只需要将样品旋涂在HOPG上,然后测试不同厚度样品的荧光信号,最后进行拟合即可。
实验原理也比较简单,光电材料在收到光照后产生的激子,一旦扩散到HOPG表面上,将有99%以上的概率被淬灭,其中蕴含的能量以热量的形式被释放,而如果激子在扩散到HOPG表面之前就已经复合,那么将发出荧光信号。
换句话说,假如材料的激子扩散距离比较远,比如在100纳米以上,那么对10纳米左右的样品薄膜来说,荧光信号将几乎为0,因为激子平均能扩散100纳米,而薄膜只有10纳米,在这个过程中,激子移动到边界HOPG的位置的概率非常高,激子都被HOPG给“吃”了,自然无法产生荧光信号。
反之,如果激子扩散距离比较近,比如10纳米,那么10纳米左右的薄膜,自然是能够产生荧光信号的,此时的荧光淬灭效率大约为50%,也就是发光强度为正常强度的一半。
下午,许秋提前买好的HOPG,已经被快递送到材一2楼的门房。
HOPG指的是热解石墨是经高温处理,性能接近单晶石墨的一种新型石墨。
顾名思义,这种这种石墨是高度取向的,可以通过实验操作得到非常光滑的高导电率表面,该表面可以在扫描隧道显微镜中检查,或者用作其他正在研究的材料的衬底。
根据HOPG的镶嵌角(马赛克扩散角)的不同,可将其分为A、B、C三个等级。
A级的镶嵌角最小,通常在0.5度左右,品质最好,也最接近单晶的性质,当然价格也最贵。
C级的镶嵌角最大,通常在1.5度以上,品质最差,但价格最便宜。
B级的镶嵌角介于A和C之间,通常在0.8度左右。
许秋在网上货比三家,最终找了一家国内的HOPG厂家。
他们卖的最小的尺寸是长宽高10*10*1毫米,也就是一平方厘米的面积,一毫米的高度。
这样的规格,A级的就要2000块,C级的只要700块。
如果规格更大一些,比如长宽高20*20*1毫米,A级的就要8000块,当然C级的也要4000块,如果是长宽高20*20*2毫米的,价格就要上万了。
当然,别看它规格小,买回来一小块HOPG,就可以用几十次、上百次,不然这玩意要是一次性的话,谁都用不起。
毕竟许秋测试一个体系的激子扩散距离,样品就要准备十几个。
感慨了一下科研圈的物价,许秋最终选择了最小规格的C级HOPG,先用700块的便宜货试试水呗。
理论上,他现在进行的是普通的荧光测试,主要利用的就是石墨对激子的淬灭效应,对衬底的要求应该不似扫描隧道显微镜那么高。
许秋从门房取到快递,看着快递盒,随口吐槽了一句,“这快递盒好随意,就是普通的小纸盒。”
随后,他戴好一次性PE手套,开始拆快递,里面有一个离心管,HOPG用纸包着放在内部。
拆开包装纸,到手的HOPG和之前在网上看到的描述差不多,10*10*1毫米的规格,一面是暗灰色,另一面是亮灰色。
其中暗灰色一面是反面,亮灰色的一面就是正面。
HOPG的模样很像是一枚芯片,或者早期手机里SD存储卡。
不过,许秋知道这玩意就是高纯度的碳。
石墨嘛,就是碳单质。
HOPG到手,接下来就是样品制备。
不过,在旋涂样品之前,需要对“厚厚”的HOPG表面进行剥离,得到具有新鲜的、具有光滑表面的衬底。
有一些非主流的方法,比如用镊子直接剥离,这个难度就比较大了,很容易破坏HOPG表面。
比较主流的方法是用胶布直接粘在HOPG上面,然后再撕开。
虽然这个方法相对比较安全,但许秋也没有贸然在现实中进行尝试,而是先到模拟实验室中,用3M胶布试了一番。
刚开始的时候,会出现表面不平整,或者说倒刺的现象。
在反复尝试多次后,许秋终于掌握了技巧。
那就是让胶布按压的尽量紧密、均匀一些,这样得到光滑表面的概率比较大,因为如果有部分没有被粘到,就会留在原来HOPG主体的表面上,形成倒刺。
经过剥离之后,胶布上就会有一层破碎的石墨片层,HOPG母体上则形成新鲜、光滑的表面。
这种用胶布粘的方法,听起来比较“土”,没那么高大上,不是很科研,但恰恰就是当初最早发现的石墨烯的制备方法。
2004年,大不列颠曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫两位教授,用胶带粘在石墨上,然后撕下来,发现胶带上粘上了一层薄薄的石墨片。
这本没有什么新奇的,但他们突发奇想,拿着第二片胶带去粘第一片胶带上残留的石墨薄片,此时两片胶带粘在了一起,然后再把两片胶带撕开,结果发现胶带上残留的石墨片变薄了。
这时候很多人会觉得无聊,不就是撕胶带嘛,而这两位教授发现石墨片变薄后,又拿着第三块胶带来粘第二块胶带上的石墨,再用第四胶带来粘三片胶带……
就这样一次又一次的粘胶带,撕胶带,最终他们得到了薄得不能再薄的微小的石墨片,它仅仅只有一层原子的厚度。
这就是单层的石墨,也被称为石墨烯。
在单层石墨烯诞生以后,很多科学家都在积极探索能够生产更大规模和更高质量的石墨烯。
除了用胶带粘以外,现在还有很多其它的石墨烯制备方法,如微机械剥离法、化学剥离法、化学气相沉积法等。
而且,石墨烯令人惊叹的材料性质,也引起了近十多年来大量科学家的广泛研究。
最终,那两位教授也因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。
359 一个敢说真话,一个敢发表出来(求订阅)
诺贝尔奖一共有六大奖项,包括化学奖、物理学奖、生理学或医学奖、文学奖、和平奖、经济学奖。
后面三个奖项嘛,相对比较那啥,直说的话,就是比较水,含金量没有自然科学类的高。
比如和平奖,漂亮国的大长老就比较容易拿,文学奖就偏向西方的意识形态,经济学奖的话,虽然是由诺贝尔基金会官方颁发的,但并不算严格意义上的诺奖,因为不是诺贝尔本人遗嘱中设立的,而是后来补充进去的。
而前面化学奖、物理学奖、生理学或医学奖,三个自然科学类的诺奖,含金量就比较高了。
如果说能在SCI期刊上发文章算是科研的入门,那么能在CNS顶刊上灌水,差不多开始有资格向诺贝尔奖冲击了。
一般的流程大致是,首先选择一个有望冲击诺奖的问题,然后提出几个理论并开始证明,最终证明成功,就有机会获得诺奖的提名。
而每年都有几百个被提名诺奖的人,他们之间还需要混合PK,决出当年的诺奖得主,这就是大佬之间的角逐。
如果今年选不上的话,明年还可以再次被提名。
因此,大多数自然科学方向的诺奖获得者,都是30、40岁时做出的工作,然后等二三十年后,人已经60、70岁的时候,才能拿奖。
当然,类似小说圈子里的“文好可破”,科研圈也是一样的。
工作要是真的厉害,头一年发表文章,第二年就被评上诺奖也不是不可能,比如提出量子力学、相对论这种档次的工作。
其实,发现石墨烯的这两位教授,只用了六年就获得诺奖,已经算是非常快了。
这自然也是因为“石墨烯的发现”这项成果非常重大且意义深远。