由于吴菲菲还在使用蒸镀设备，所以现在不能往储水舱中加水。
许秋将去离子水和修好的循环水系统复制到了模拟实验室中，再次检查了一遍，没有发现异常。
“学姐，我们该做正事了，”许秋道：
“来讨论合成给体材料的事情吧。”
“对哦，明天还要作报告呢。”陈婉清道：
“那你先来简单介绍一下有机光伏材料的发展史吧，我正好也能检验一下你的文献阅读情况。”
许秋坚持每天阅读文献1小时已经超过两个月了，连暑假都没有停下。
所以他信心满满道：
“有机光伏材料，也就是用于电池器件的有效层材料，分为给体和受体两种。
它们最初是被称为电子给体和电子受体的，后来，人们为了书写和交流方便，将‘电子’两个字省略了。
在受到光照后，给体材料发生光电反应，生成激子，即电子-空穴对，激子在给/受体的界面处拆分为自由电子和空穴。
接着，自由电子从给体转移到受体上，相当于给体材料给出电子，这也是电子给体这个名称的由来。
在内建电场的作用下，电子经由受体材料，传输到电极负极，空穴则经由给体材料，传输到电极正极，电池正负极之间形成电势差。
当电池外接有负载时，便形成了光电流。”
“原理部分基本正确，继续吧。”陈婉清赞许道。
“受体材料的研究进展较为缓慢。”许秋道：
“最早用的是富勒烯C-60，到现在，被广为使用的受体材料仍然是富勒烯的衍生物PCBM。
唯一的改进就是，原先的C-60不能溶于有机溶剂，所以需要蒸镀到器件上，而PCBM可以与给体材料共混，一同旋涂。
当然，研究者们也开发了其他受体材料，比如苝二酰亚胺的衍生物等等，但效率一直做不高，难以突破10%。
而近年来，给体材料取得了很大的突破，研究空间很大。
学姐是不是因为这个原因，才选择做给体材料的呢？”
“没错，研究空间大，就意味着好发文章，”陈婉清倒是大方承认。
“你继续说吧，别打岔了。”
“聚合物给体材料，整体上可以分为三代。”许秋道：
“最开始是聚对苯乙烯，PPV的衍生物，后来是经典的聚3-己基噻吩，P3HT，现在则是以PTB7-TH为代表的D-A共聚物。
聚合物是由一个或多个结构单元重复连接的大分子，相对分子质量通常在1万以上。
PPV、P3HT都是均聚物，顾名思义，就是只有一个结构单元的聚合物。
而第三代兴起的D-A共聚物，就是由两个结构单元D单元和A单元聚合而成。
因为D、A单元种类繁多，这使得第三代给体材的料数量也急剧膨胀起来。”
“是啊，”陈婉清接过话茬：
“其中大部分给体材料的光电性能都不怎么样，所以就只能发在二三四区期刊灌灌水。
像是PTB7-TH等性能优异的材料，还能发在《自然》的大子刊，比如《自然·光学》上。
但目前最高12%左右的效率还是不够看，想要登顶《自然》主刊基本上不可能。
我觉得主要原因在于这些都是基于PCBM受体的体系。
而这个体系有个很大的问题，就是PCBM它几乎不吸收可见光，因此太阳光的透射损失非常大。
我觉得有机光伏领域未来的出路，就在于合成一种新的高性能受体，取代并推翻PCBM常年的垄断地位。
当然，这些都是之后的事情了，我们还是先考虑眼前吧。
我来讲讲我的思路。”
“之前我只是和魏老师学习过合成方法，用的是比较便宜的原料，实验操作倒是都学会了。
但是合成新材料的话，实验条件肯定会变化，还是要重新摸索。
所以我打算先找已经报道过的两种高性能的D-A聚合物。
将它们在分子级别上共混，做个三元的聚合物，比如我用三种结构单元D、A1、A2进行聚合。”
“学姐，你等下，你这个想法我听着怎么这么耳熟呢？”许秋想了想，说道：
“这不就是学姐的上一篇文章的思路吗，只是这次改成了用三种单元合成一种给体材料了。”
陈婉清笑了笑，没有正面答复，而是抛出一个问题：
“学弟，你有合成经验吗？”
“没有。”许秋摇摇头。
“你知道怎么样改进聚合物分子的主链，才能使之性能提高吗？”
“不太清楚。”
“你知道支链对分子性能的影响有哪些吗？”
“结晶性能？”
“答的不全面，其实包括溶解性、结晶性能、能级结构，甚至光吸收性能等等，都会有影响。”陈婉清道：
“但是，就算我知道会有哪些影响，也只是从其他人的文献上知道的，这种经验终究不是自己的。
让我设计一种新的分子结构，就像是探索一个新领域，这是需要勇气的，也是需要能力的。
我可不想花费大量的时间，结果啥都做不出来，所以我才选择了比较稳妥的，好出文章的实验思路。
毕竟一入合成深似海呀，实验周期长，动辄好几个月，而且不做到最后根本不知道结果如何，我怕我文章发不够，毕业难啊。
倒是学弟时间充裕，可以选择挑战一下。
怎么样，有没有什么想法。”
“有。”许秋道。
“还真有啊，说来听听。”
第七十四章 实验想法（下）
“我之前的想法是从简单的结构入手，比如对第二代经典的P3HT给体材料进行改进，将其改造成D-A共聚物结构。”许秋道：
“只是现在听了学姐的一番话后……”
“动摇了？”陈婉清打断道。
“那倒没有，”许秋道：
“只是觉得应该设置一个止损的标准，比如三个月没有成果，就果断放弃这个研究想法。”
许秋发现之前顺风顺水的科研经历，让他有些过于乐观了，完全没有考虑过实验也可能会一直失败的情况。
他的两个工作，不论是柔性基底还是钙钛矿传输层，使用的有效层材料都是用别人研究出的，甚至材料都是买别人合成好的。
在实验前，他就能够估计出器件的性能上限，只需要去验证他的想法是否可行。
可现在他的研究领域，虽然还是在整个有机光伏的大框架下，但却是一个未知的小领域。
在这个领域中，他能够看到前面有人成功了，跑在了他的前面，比如做出PTB7-TH等材料的研究者们。
但是，许秋和他们并不在同一条赛道上，前人成功的经验并不能完全复制过来，只能作为参考。
考虑到他有模拟实验室这个底牌，实验速度是常人的1-2倍，三个月大约相当于小半年的时间。
如果过了这么久还毫无起色，也就该放弃了，然后再利用这段时间里积累的经验，寻找新的研究方向。
……
“那具体的想法呢？”陈婉清道。
“P3HT用的是噻吩单元，一般单个或多个噻吩单元可被认为是D单元，我想在里面添加一种A单元，从而形成D-A结构。”许秋道。
“嗯，据我所知，你说的这种体系目前还没有人做的很成功，你要是能成功的话，那可就能自成一个体系。”陈婉清道：
“不过，你也要知道其中的风险，没人报道不代表没人研究，有可能有人研究了，但是性能不好，文章发在了三四区，我们看不到罢了。”
“学姐，你就别打击我了，”许秋有些惆怅：
“对了，魏老师之前不是说，有什么想法可以用DFT模拟一下吗？”
“DFT啊，确实可以试一下，”陈婉清道：
“不过说实话，我感觉这个方法只能参考，现在使用它的人越来越少了，而且这个软件也好久没有更新了。”
“为什么啊。”许秋不解道。
“这是个模拟软件，把分子结构输入进去，通过计算，可以模拟出分子结构的三维图片，还可以预估分子轨道的分布和能级结构。
但主要是用来分析小分子的，我们做的高分子，只能把几个基本的结构单元画出来，进行模拟计算，结果的准确性不高。
我一般都是只是看看二面角，一般情况下分子的共面性越好，性能越好。
此外，还可以通过HOMO/LUMO能级分布，判断大分子主链的共轭程度。”
“不能把整个大分子弄进去吗？”许秋道。
“因为是模拟计算，你输入的原子数量越多，计算的复杂度就越高，所需要的算力越多。
我们又没有超算，平时算一两个结构片段都要半个小时，把整个分子都弄进去不得算上一个月。”
许秋心中盘算着能不能用系统升级一下DFT模拟计算的功能，不过这是之后的事情了，DFT的流程还没有学完。
“学姐，怎么画分子结构呢。”许秋道。
“哎呀，说了这么多，最重要事情的忘记教你了。”陈婉清尴尬道：
“要先去学校正版软件那里下载ChemBioOffice软件包，里面有很多的软件。
我们要用到的是Chemdraw软件，这是专门用来画分子结构的，不过，软件包有些大，你先用我的电脑画吧。”
陈婉清打开软件，一边示范，一边讲解：
“操作起来很简单，先选择一个ACS的模板，然后像画图一样把分子结构画出来就行了。
常用的苯环、噻吩环、碳碳单键、双键都有预设的图形，点击一下就能自动绘制。
像我们平常在文献中看到的分子结构基本都是用这个软件做出来的。
怎么样学弟，你学废了吗？”
“学会了，看着确实挺简单的。”许秋点点头。
“好呀，画完分子结构后，导出成.cdx格式的文件，就可以进行DFT模拟了。”陈婉清道：
“当然也可以用其他ChemBioOffice的软件打开，比如Chem3D，可以看到所绘制分子的球棍模型或者原子模型。”
……
两人将各自的分子结构画好后，拷贝到U盘中，前往魏老师办公室。
“怎么样，循环水修好了吗？”魏兴思问道。