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445 肝帝的一周,Y系列材料到手

  組會結束后,眾人返回216。

  過了一會兒,吳菲菲突然興奮的說道:“我的簽證通過啦,許秋、韓嘉瑩你們也快去查查。”

  許秋看了眼吳菲菲的電腦屏幕,瀏覽器上的頁面是漂亮國簽證中心,最上面標注著“issued(已簽發)”,下面則是申請人的aa碼,護照簽發時間,以及一段英文備注:“你的簽證已經通過,如果10個工作日內未收到簽證,請聯系…”

  “蠻快的嘛。”許秋隨口回應了一句,然后和韓嘉瑩也去查了一下,發現他們簽證狀態同樣顯示是“issued”,于是說道:“我們的簽證也通過了。”

  “你們運氣都挺好的呀,沒有一個被審核,“就是不知道申請下來簽證有效期限是多久…”田晴解釋道:“像漂亮國旅游簽證的有效期一共有幾種檔次,分別是3個月、1年、3年、5年、10年還有永久性有效,我之前辦的旅游簽證的有效年限是5年,相對來說算比較長的了。”

  “對了,你們收到護照后,記得還要去euvs網站上更新一下你們的資料,這個必須要在你們前往漂亮國之前進行更新,不更新的話之后的入境就會受到影響。”田晴頓了頓,又補充道:

  “噢,還有這個網站是免費的,有時候直接千度的話,會搜索出來一個假的官網,然后會收取幾十刀的手續費,記得不要被千度給坑了。”

  吳菲菲笑著回應道:“沒想到千度的業務拓寬的這么廣泛啊,之前是接賣鞋的廣告,接醫院的廣告,現在都成功和國際對接上了。”

  吃過中飯,許秋只身前往江彎校區,他這周的工作計劃是合成出y系列受體材料,同時在實驗的間隙完成《焦耳》文章的撰寫。

  韓嘉瑩和鄔勝男全部都留在了邯丹校區,學妹這周要制備基于ptq1的電池器件,同時還要進行其他表征測試;博后學姐這周要和魏興思實時溝通基金項目撰寫的事情。

  另外的兩個本科生,殷后浪和徐心潔見狀,都留在了邯丹校區。

  其實,許秋并不介意親自帶一帶兩位新人,可新來的幾個本科生在對待他的態度上都有些特殊…

  怎么形容呢?大概是尊敬而又疏離,有點類似于他剛進組的時候看待魏興思的感覺。

  在不知不覺中,許秋學生的身份在悄然的褪去,逐漸向一個研究團隊的領導者進行轉變。

  下午一點多,許秋到達江彎校區,首先來到先材四樓的學生辦公室休整。

  今天這邊的大辦公室居然有人搬了進來,三男一女,看起來是同一個課題組的。

  許秋推測可能是其他課題組在江彎的實驗室,已經裝修的差不多了,打算響應學校的號召往江彎進行搬遷了。

  不過這四個人,許秋一個都不認識,因此也沒有和他們打招呼,直接拿出鑰匙開門,進入里間的小辦公室中。

  掃視了一圈辦公室,看到韓嘉瑩的桌位后,許秋果斷選擇“鳩占鵲巢”,占領了學妹的位置。

  因為學妹的這個椅子上有一個軟墊,坐起來比較舒服,而且周邊裝飾的也非常好,可以令人心情愉悅,獲得一個工作效率10的buff。

  坐在椅子上,許秋打開筆記本電腦,開始規劃實驗方案,隱隱約約似乎還能聞到學妹留下來的味道,也不知道是不是錯覺。

  y系列的受體材料,許秋在設計之初其實也是有“簡化受體材料的合成步驟,降低受體材料成本”方面的考量。

  比如y5材料的合成,就是因為y4用到的是合成難度比較高的i2f端基,所以才用i2cl端基取而代之。

  本來許秋沒指望y5的性能有多好,結果歪打正著,y5的性能反而比y4還要好,最高器件效率更是達到了14.8。

  這段時間,許秋還參照前期itic體系的經驗,對y5進行進一步的“優化”。

  利用模擬實驗室,許秋設計、合成了y6y11,一共6種受體材料。

  可惜的是,這些材料的器件性能并沒有取得進一步的突破,仍然停留在1214效率的級別。

  具體來說,y6是相對于y3進行的調控,將y3端基的im,算是和y4、y5屬于同個系列的材料,器件效率雖然略差于y4,但也達到了14。

  之后的y7y11都是相對于y5進行的“改進”。

  其中,y7是將y5中與nt單元相連接的噻吩并噻吩tt,替換為噻吩并噻吩并噻吩ttt,用來拓寬中央單元的共軛長度,最高效率12。

  y8、y9是把y5分子中nt單元氮原子上的側鏈進行修飾,y5用的是2乙基己基,y8用的是同樣碳原子數量的直鏈烷基——正己基,而y9用的是碳原子數量增加了4個的2丁基癸基。y8、y9的效率均在13,沒有超過y5。

  y10、y11是把y5分子中nt單元與tt單元連接處n原子上的側鏈進行修飾,y5用的同樣是2乙基己基,y10、y11分別是正己基和2丁基癸基,y10、y11的效率均在14,同樣沒有超過y5。

  這些實驗結果表明,一方面y系列材料的“底子”比較好,效率的平均水平都是在1214,而之前itic系列的平均水平在1012,再早一些的pdi系列,在68。

  分子結構很大程度上決定了一種材料的性能上限。

  另一方面,也說明y5這種材料已經優化的較為完善。

  如果想要進一步提升,就不能“小打小鬧',而是需要對中央單元進行較大幅度的調整,比如將nt單元更換成其他單元。

  許秋將腦海中產生了一系列想法,交由模擬實驗室代為摸索。

  他現在的當務之急,是先把初代的y系列材料在現實中合成出來。

  許秋的目標材料是y3、y4、y5和y6,這些材料的中央單元都是同一種,只有端基不同,可以“一鍋端”,極大的節省時間。

  至于y1、y2,暫時被他放棄了。

  理論上也可以把它們合成出來,水兩篇一區文章,但沒那個必要。

  甚至對于y3y6這四種材料,許秋也不打算水太多的文章,因為現在他的目標只有一個,那就是s主刊。

  假如每次優化一點點,就發表一篇文章的話,固然文章數量會多一些,或許能有五六篇am、jacs、ees這種級別的文章,但可能會錯失登頂s主刊的機會。

  這不僅僅是為了系統任務,也是為了自己的科研生涯之路。

  一篇《自然》的含金量,可比十篇am都要高。

  基本上有了一篇《自然》,在國內升到“杰青”的位置,就是時間的問題。

  因此,許秋的打算是先憋一波大招,然后直接打出王炸,一次性把效率提到非常高。

  比如達到有機光伏領域一個公認的門檻15,甚至突破這個門檻,達到16以上。

  在這種情況下,沖擊一篇s還是很有機會的。

  可以想象一下,現在有機光伏的同行們還在為效率突破13而努力(效率破13的《自然·能源》還沒發表),如果沒過多久一篇文章直接把效率做到了15、16,那將有多么的震撼。

  具體的合成方案規劃,因為y3y6材料端基a單元是之前iti衍生物,所以不需要重新合成,主要考慮的是中央d單元的合成。

  其實,從嚴格意義上來講,y系列受體的分子結構,已經不是itic體系時ada結構。

  中央nt單元的性質接近于a單元,而nt兩邊的tt單元接近于d單元,再加上端基a單元,因此y系列受體其實是一種類似adada結構的分子。

  許秋推測,y系列受體的這種adada分子結構,可能是導致其性能超越itic系列材料的一大原因。

  當然,尋找性能提升的原因是之后的事情,現在還是要致力于材料的合成。

  y3y6的合成均需要六步反,其中前五步的合成步驟是完全一樣的,因此可以只投一鍋反應。

  第一步,雙溴取代的,氮原子上帶有乙基己基側鏈的苯并三唑(nt)單元,通過硝基化反應,在苯環剩余的兩個反應位點上連接兩個硝基,得到得到雙溴、雙硝基取代的nt單元。

  第二步,將雙溴、雙硝基取代的nt和單三甲基錫取代的tt單元反應,得到ttnttt的結構,其中nt上連接有兩個硝基。

  第三步,將ttnttt分子中的硝基還原,并與相鄰的tt單元成環,形成環狀的仲胺(氨分子上的兩個氫原子均烴基取代而生成的化合物),得到連續的稠環結構,共軛長度為7,即七個五元、六元環以稠環形式連接。此時,產物中存在位于ttnt之間的仲胺,上面還有一個殘留的氫原子,這是一個反應位點。

  第四步,將第三步的反應物和溴代烷烴反應,用烷基取代仲胺上的氫原子,形成叔胺,實現在n原子上引入側鏈的目的,得到最終的中央dad單元。

  第五步,中央dad單元的醛基化反應,在中央dad單元的兩端連接兩個醛基。

  第六步,經過醛基化的dad單元與i2f/2cl/m等a單元進行反應,得到y3y6系列受體材料。

  做好實驗前準備工作后,許秋進入先材五樓的化學實驗室,穿戴好防護裝置,開始實驗。

  第一步反應,是在nt單元上面進行硝基化反應。

  原料是雙溴取代的nt單元,硝酸以及三氟甲磺酸。

  其中,三氟甲磺酸是新試劑。

  它又稱三氟甲烷磺酸,易溶于水,低毒,用途廣泛,是最強的有機酸之一,具有強腐蝕性、吸濕性,廣泛用于醫藥、化工等行業。

  從分子結構來講,三氟甲磺酸就是硫酸分子中的一個氫原子被三氟甲基取代的產物,酸性比100濃度的硫酸還要強。

  在很多場合三氟甲磺酸可以替代傳統的硫酸,鹽酸等傳統無機酸,起到優化改進工藝的作用。

  考慮到nt單元比較便宜,而且這次最后要合成四種材料,對原料的需求比較多,再加上y系列材料的光電性能,是已經經過模擬實驗室驗證過的,許秋也在模擬實驗室中預演過相關的合成實驗,因此他果斷進行大批量合成。

  首先,從烘箱中取出一只洗凈烘干的兩口燒瓶。

  然后,稱取反應物nt單體,10克,裝入反應瓶。

  接著,吸取濃硝酸,35毫升,加入反應瓶。

  最后,吸取三氟甲磺酸,5毫升,加入反應瓶。

  在用一次性滴管添加三氟甲磺酸的時候,許秋發現這玩意也會像發煙硫酸、發煙硝酸一樣在空氣中發煙,大概是因為它繼承了硫酸的吸水性的緣故。

  這步硝基化反應的難度并不大,因為對于雙溴取代的nt單元,這種反應位點比較少的材料來說,可能發生的副反應比較少。

  但如果反應位點比較多的話,硝基化反應就有些難度了。

  比如許秋之前在做3dpdi的時候,有一次做硝基化反應,結果直接合成出來若干種產物,且完全無法分離提純,實驗直接失敗。

  晚上,許秋處理好產物,用過柱子的方法進行提純,這一步的產率很高,達到了93。

  不過,由于時間的關系,沒辦法繼續進行第二步的反應。

  主要是江彎這邊沒有床鋪可以休息,因此必須趕在末班校車前結束實驗,不然就只能打車或者騎著單車回邯丹校區了。

  邯丹校區和江彎校區并不遠,騎單車的話,據孫沃說半個小時就能到,不過許秋并沒有嘗試過,他暫時也不想嘗試。

  而孫沃之所以知道,是因為他入學后沒有申請學生宿舍,依然保持著之前暑假時候每天騎車回家的習慣,對騎行這方面比較了解。

  也不知道孫沃是單純為了省每年一兩千的住宿費,還是為了鍛煉身體,或者有其他什么原因。

  周二,許秋再次前往江彎校區。

  繼續第二步的反應,將昨日的反應物和單三甲基錫取代的tt單元反應。

  這一步是小分子的stille反應,副反應也不多,只需要盡可能的讓所有的反應物全部都反應完畢即可,相對比較容易。

  因此,許秋直接使用微波反應器,提供一個比較劇烈的反應條件,這樣可以同時提升反應的產率,并縮短反應所需要的時間。

  下午,許秋拿到粗產物,經過濾、旋蒸、過柱子,得到橘紅色的產物,產率82。

  繼續第三步反應,也就是硝基的還原。

  用到的是提純后的第二步產物和磷酸三乙酯,鄰二氯苯作為反應溶劑,需要加熱回流過夜。

  這一步反應也不難,只需要小心的把各個試劑加入反應瓶中,然后搭建好設備即可。

  唯一值得一提的是這次用到的新試劑,磷酸三乙酯,是一種無色液體,粘度較小,微帶水果香味。

  許秋當時在買藥品的時候,差點錯買成亞磷酸三乙酯。

  這是因為亞磷酸三乙酯(triethyl

  phosphite)和磷酸三乙酯(triethyl

  phosphate)的英文名字實在是太像了,只有一個字母“i”和“a”的區別。

  從這方面來看,中文的藥品名稱還是比較有優勢的,多了一個“亞”字,一眼就能夠看出來兩者的差別。

  也難怪漂亮國化學會的下設組織化學文摘社(cas)會推出cas號用來區分不同的物質,不然就這英文命名的相似程度,使用其他藥品的時候,估計也會有不少人會弄錯。

  關鍵在于,對于化學試劑來說,差之毫厘謬以千里。

  別看亞磷酸三乙酯和磷酸三乙酯只差一個字,分子結構上也只是后者比前者多了一個磷氧雙鍵,理化性質上的差異會非常大。

  比如磷酸三乙酯可以可以全溶于水,而亞磷酸三乙酯幾乎不溶于水。

  周三,繼續實驗。

  許秋對第三步反應的產物進行后處理,直接通過旋蒸除去溶劑,得到的粗產物用于第四步的反應。

  這一步不需要進行提純,因為這里即使有副反應發生,形成副產物,也不會對接下來的實驗造成影響,所以沒有必要提純。

  在有機實驗室做合成時,在保證實驗不會失敗的前提條件下,盡量的縮減實驗步驟。

  省下來的時間,不管是繼續做實驗,寫寫文章,還是劃劃水,都是非常好的。

  第四步的反應是在仲胺上引入側鏈,要用到第三步的產物、溴取代的乙基己基、碘化鉀、碳酸鉀,還有dmf溶劑。

  當初許秋選擇采用比較短小的2乙基己基作為側鏈,是考慮到nt單元上已經有一個側鏈了,不需要再用比較長的側鏈,就可以滿足材料的基本溶解性需求。

  后來y10、y11的結果,也表明許秋當初的想法是正確的。

  這個反應需要在90攝氏度避光狀態下,反應10小時。

  晚上,許秋處理這步反應的產物,用乙酸乙酯萃取,水洗滌,干燥,過柱子。

  因為材料的共軛結構沒有太多的變化,所以得到的產物仍然是橘紅色的。

  對于有機光伏材料來說,主要顯色的便是共軛結構,側鏈對于材料顏色的影響相對比較小。

  由于時間有限,許秋沒有來得及投接下來的第五步反應。

  周四,繼續江彎實驗。

  不過,今天比較特殊,許秋這學期的課程都選在了這一天。

  一大早,他給幾個老師都發了一封郵件,誠懇的進行請假,表示:“有一個重要的連續實驗需要進行,希望請假一天,望批準。”

  說起來,許秋這學期還沒有怎么翹過課。

  主要是因為他現在都在系里出名了,以至于很多老師都認識他,因此也會在課堂上格外的“關照”他,經常讓他來回答問題。

  搞得許秋不太敢像本科時候那樣肆無忌憚的翹課了,哪怕這些老師都不點名。

  對于請假這件事情,其實,大多數老師要的就是一個態度,課你可以不來上,但要給我說一下,表示尊重,很少有老師會不批假的。

  果然,許秋郵件剛發出去沒多久,早上七八點的時候,就收到了來自老師們的郵件回復,表示準假。

  今天是第五步反應,也就是上醛基的反應,需要用到液氮,給中央dad單元的兩端上醛基。

  反應倒不是很難,就是比較麻煩,主要是江彎這邊沒有低溫物理實驗室,需要從邯丹校區帶液氮過去。

  而帶著液氮,就不能坐校車,只能提著裝好液氮的液氮容器,然后打車把液氮送過去。

  最后,折騰了一天,到晚上許秋終于拿到了經由過柱子提純后的第五步反應產物。

  原本投了10克的nt原料,做到這一步,就只剩下5.35克了。

  不過,能有這個量還是完全可以接受的。

  平均分配下來的話,y3y6每種材料差不多都能合成出來1克以上,暫時也足夠用了。

  做完實驗,許秋乘坐校車返回邯丹,又拖著疲憊的身體回到寢室,沖了個熱水澡,疲憊感消退了不少。

  現在升級成為直博生后,有了24小時熱水供應,終于不用像本科生時候天天洗冷水澡了。

  周五上午,許秋留在了邯丹校區。

  今天他要履行作為助教的職責,一方面是對魏老師課程上本科生的ppt演講進行考評,另一方面還要帶領他們去參觀實驗室。

  雖然許秋之前沒有專門干過這些的事情,但在魏興思組里這一年多的時間,積累了豐富的經驗,處理這種事情對他來說并不難。

  不得不說,在魏興思組里干活,事情多是真的多,但也的確很鍛煉人。

  這門課選課的學生人數不多,只有寥寥數個,全部都到場了。

  本來魏老師在學期初,還想讓新來課題組的幾個本科生去選他的課。

  結果等魏興思告訴他們的時候,選課時間已經過去了,沒辦法再修改課表了,最后只好作罷。

  不過她們可以等下次魏興思開課再選,基本魏老師的這門課可以穩定拿a,至少也是個b。

  畢竟是魏老師打分,肯定會給自己組里的學生一個好成績。

  雖然這樣做是“看人給分”,有失公正,但怎么說呢,國情便是這樣。

  這也是歷史的慣性,就比如“重男輕女”等封建殘余,直到現在都沒有完全清除干凈。

  首先是ppt演講的考評,許秋沒有麻煩其他人,自己單獨把這些學生拉到材一三樓的小會議室中。

  其實他想叫人過來幫忙還是比較容易的,比如拉莫文琳或者韓嘉瑩過來。

  但一來其他人也都非常的忙,兩個人來考評,工作效率相當于直接減半,二來他畢竟拿了學校每個月發的幾百塊錢,拿了錢就要辦事嘛。

  后者也是魏老師的理念,比如他拜托許秋審核博士生畢業論文,或是副教授轉正的材料,都是把審核費用給了許秋,他的主張是“誰干活誰拿錢”。

  至于許秋他們幫忙審稿,這個確實沒有什么實物層面的酬勞,畢竟審稿本身就屬于義務勞動。

  但換個角度來看,報酬其實已經收到了,就是比較虛,包括文章更加容易被接受,更加不容易被編輯直接拒稿等等。

  學生們開始依次進行匯報,全英文的演講。

  其中有幾個的英文稍微好點,有幾個的英文稍微差一點,不過總體上講的都還可以。

  畢竟有勇氣選全英文課程的學生,一般都是有兩把刷子的,許秋之前都沒有選全英文課程。

  當然,他不選全英文的課程主要是因為怕麻煩,比如外教全英文授課的英語課,不僅給分不好,而且平常隨堂作業還多,選這樣的課程純粹是自己給自己找虐。

  許秋在聽學生們匯報的時候,自己也沒有閑著,一心兩用,同步填寫著自己的助教手冊。

  學校里的助教都會受到一本小冊子,用來記錄每節課上的情況,應到學生人數,實到學生人數,還有課程的主要內容,對課程的建議等等。

  而許秋除了剛開始露過一面,之后就一直沒有在課堂上出現過,現在只能靠想象來完成助教手冊了。

  其實,許秋也不是特例,大多數課程的助教都是這么干的。

  基本上是開課的時候能見到一面,考試監考的時候能再見到一面,其他時候都沒有人的。

  主要是因為很多課程完全沒有必要分配助教,就算分配了助教,也沒必要每節課在課堂上面干坐著,但助教這類教學實踐又是每個研究生必修的學分。

  只能說學校里面很多的事情都非常的死板,同專業學生的培養方案幾乎沒有什么區別,比如必須做教學實踐,必須聽若干場講座,必須在校級以上會議上做匯報等等。

  可能也是因為現在研究生的數量太多了,學校不好管理,就只能進行一刀切。

  而且有不少研究生并不是為了科研而讀研究生的,而是就業式讀研,也就是不想找工作,或者找不到好的工作,就先讀個研拖個兩三年。

  這也是當代大學生內卷的一種體現,應屆大學生難以找工作,有條件讀研的自然傾向于換一個賽道,畢竟有些崗位是限定研究生的,讀了研之后的選擇就會更多。

  學校這么死板的進行限制,或許也是在設定一個底線,讓培養出來的碩士、博士不那么“難看”,至少要有那么些科研的素養吧。

  學生們演講完畢,許秋把這伙人拉到材一216實驗室,參觀了一番。

  其中一個大三的妹子看到實驗室后表示:“這里的面積這么小,居然放得下這么多儀器。”

  許秋開玩笑道:“是啊,這一切都要歸功于我們實驗室的設計師,吳菲菲學姐。”

  吳菲菲正在手套箱中做實驗,聽到這話后,沒好氣的看了許秋一眼。

  其實,許秋也不完全是開玩笑,當初的吳菲菲在規劃實驗室的時候,愣是把只有30平米左右的空間,塞進去平常實驗室60平米才能放進去的儀器和設備,空間利用率極高。

  導致后面新買的儀器。比如trpl甚至都只能放在魏老師的辦公室了。

  相比于吳菲菲當年遇到的情況,許秋之后設計江彎實驗室的時候,那就簡單多了,面積大,就是任性。

  安排好這批本科生后,許秋下午再次前往江彎,繼續實驗。

  韓嘉瑩也跟著許秋一起過去了,兩人連續幾天相隔兩地,甚是想念。

  等兩人一起到了先材四樓的辦公室,學妹就發現她自己座椅的軟墊上面有一個坑,頓時明白了什么,然后露出一幅嫌棄的模樣。

  許秋只好尷尬的笑了笑,這些天他實驗進展確實很快,但大多數的時間還是在辦公室里碼字,肝《焦耳》的文章,因此就這樣了。

  為此,兩人在辦公室里“打了一架”。

  最終的處理方案是,學妹又去新買了一個坐墊,原來的坐墊便歸許秋所有了。

  玩鬧過后,兩人進入實驗室,開始進行最后一步反應。

  許秋將得到的5.35克中央dad單元取出4克,一分為四,每份1克,分別與i2f/i2m反應,在吡啶、氯仿溶劑的環境下,攪拌回流過夜,目標產物y3y6。

  周六,兩人繼續爆肝實驗,韓嘉瑩也一起陪著許秋到江彎處理反應,過了四個柱子,終于拿到了y3y6的四種產物。

  一連工作七天,每天平均工作時間12小時,許秋表示有些虛。

  好在平常身體鍛煉的還不錯,不然還真不一定能堅持下來。

  當然,這一切都是值得的。

  成功得到四組y系列材料,接下來就是檢驗成果的時候了。

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