第七十五章 确定合成方案（2/2）
《我有科研辅助系统》作者：肥美的韭菜 2021-04-23 07:40
子材的《计算材料学》课程，这个老师还是比较有意思的。
他在上课的时候，总是会忍不住笑出来，不是很能控制自己的面部表情，也因此同学们私下称他为“裴哈哈”。
……
在等待计算结果的过程中，许秋也找了很多关于ptb7-th的文献，并总结了ptb7-th的各项性能，主要是能级和禁带宽度。
与文献对照后发现，模拟计算出来的数据与实际上还是有一定的差距的，偏差值大约在0-04电子伏特左右。
相较于原始未改进的版本，这个差距已经非常小了。
原始的dft模拟，因为把大分子材料当做小分子材料进行计算，所以测试出来能级的误差通常在05电子伏特以上，而禁带宽度的误差甚至超过了1电子伏特。
要知道，合适的光伏材料，禁带宽度也就是在1-2电子伏特之间，这误差都接近50%了，甚至已经不能说是误差了。
这也是学姐之前说这种方法使用的人越来越少的原因。
对于改进版本后，仍存在的小幅误差，许秋也考虑了可能的原因：
一方面，像ptb7-th这种分子，它其中的一个结构单元，tt，不是轴对称的，因此它在大分子中的排布规律不确定。
假如所有的tt单元都朝着一个方向排布，那么得到的大分子材料的结晶性能就较强，禁带宽度也较小，性能通常也比较好。
反之，如果是胡乱排列，材料的性能则较差。
另一方面，他学过《有机化学》，知道合成反应都是存在副反应的。
理想情况下，你想让小分子单元手拉手连成一条直线，形成一条直直的大分子链。
但实际情况可能是有的人手拉着别人的脚，有的人头发被别人扯住了，还有人断了胳膊断了腿。
虽然上述情况发生的可能性很小，或许只有1%-5%。
但对于数十数百个这样的人，总会出现各种意外，导致最终得到的材料并不是理想中的材料，而存在缺陷。
因此，理论得到的结果终究还是需要用实践来检验。
……
许秋用软件画出他构想中的分子结构，然后进行进阶dft模拟计算。
a单元他选择了结构简单的苯并噻二唑bt单元，d单元则选择了噻吩，从一个噻吩到四个相连的噻吩，分别为t、2t、3t、4t。
模拟计算需要一个半小时的时间，他开启了2倍时间加速。
在这段时间内，因为不能离开模拟实验室，他索性在里面做起了组会ppt。
上周学姐考虑到他第一次参加组会，没有经验，才替他把他的工作讲了，这周他就要自己上场了。
先是这周的实验进展，包括器件性能的重复性测试、稳定性测试。
然后是他设计的分子的合成路线。
看似他设计了四个分子，但实际上是四类分子，因为合成中的变化特别多。
比如可以改变支链的大小、种类、位置、数量，可以选择是否引入杂原子，可以改变杂原子的位置、数量等等。
当他完成组会ppt后，模拟结果也全部出来了。
从能级结构和禁带宽度上来看，四类分子都是比较合适的光伏材料。
不过，也只是理论上的。
他在上课的时候，总是会忍不住笑出来，不是很能控制自己的面部表情，也因此同学们私下称他为“裴哈哈”。
……
在等待计算结果的过程中，许秋也找了很多关于ptb7-th的文献，并总结了ptb7-th的各项性能，主要是能级和禁带宽度。
与文献对照后发现，模拟计算出来的数据与实际上还是有一定的差距的，偏差值大约在0-04电子伏特左右。
相较于原始未改进的版本，这个差距已经非常小了。
原始的dft模拟，因为把大分子材料当做小分子材料进行计算，所以测试出来能级的误差通常在05电子伏特以上，而禁带宽度的误差甚至超过了1电子伏特。
要知道，合适的光伏材料，禁带宽度也就是在1-2电子伏特之间，这误差都接近50%了，甚至已经不能说是误差了。
这也是学姐之前说这种方法使用的人越来越少的原因。
对于改进版本后，仍存在的小幅误差，许秋也考虑了可能的原因：
一方面，像ptb7-th这种分子，它其中的一个结构单元，tt，不是轴对称的，因此它在大分子中的排布规律不确定。
假如所有的tt单元都朝着一个方向排布，那么得到的大分子材料的结晶性能就较强，禁带宽度也较小，性能通常也比较好。
反之，如果是胡乱排列，材料的性能则较差。
另一方面，他学过《有机化学》，知道合成反应都是存在副反应的。
理想情况下，你想让小分子单元手拉手连成一条直线，形成一条直直的大分子链。
但实际情况可能是有的人手拉着别人的脚，有的人头发被别人扯住了，还有人断了胳膊断了腿。
虽然上述情况发生的可能性很小，或许只有1%-5%。
但对于数十数百个这样的人，总会出现各种意外，导致最终得到的材料并不是理想中的材料，而存在缺陷。
因此，理论得到的结果终究还是需要用实践来检验。
……
许秋用软件画出他构想中的分子结构，然后进行进阶dft模拟计算。
a单元他选择了结构简单的苯并噻二唑bt单元，d单元则选择了噻吩，从一个噻吩到四个相连的噻吩，分别为t、2t、3t、4t。
模拟计算需要一个半小时的时间，他开启了2倍时间加速。
在这段时间内，因为不能离开模拟实验室，他索性在里面做起了组会ppt。
上周学姐考虑到他第一次参加组会，没有经验，才替他把他的工作讲了，这周他就要自己上场了。
先是这周的实验进展，包括器件性能的重复性测试、稳定性测试。
然后是他设计的分子的合成路线。
看似他设计了四个分子，但实际上是四类分子，因为合成中的变化特别多。
比如可以改变支链的大小、种类、位置、数量，可以选择是否引入杂原子，可以改变杂原子的位置、数量等等。
当他完成组会ppt后，模拟结果也全部出来了。
从能级结构和禁带宽度上来看，四类分子都是比较合适的光伏材料。
不过，也只是理论上的。