449 《自然·能源》文章，尘埃落定（求订阅）
《我有科研辅助系统》作者：肥美的韭菜 2021-04-23 07:40
现在有机光伏领域内关于itic体系的文章有很多，而魏兴思课题组是首次报道itic这种材料的，因此不少稿件都发到了他这边，许秋平均每个月都要审四五篇以上。
徐正宏课题组刚刚发表的一篇nc文章，许秋找早在两个月前审稿的时候就已经见过了。
他们报道了一种名为dbc-ic的非富勒烯受体材料，与pbdb-t给体材料组合，器件效率可达103%。
dbc-ic的分子结构有些类似于itic，也是ada结构。
不过，它的中央d单元并非传统的基于sp2杂化碳碳双键，组建成的大π共轭稠环结构，而是存在sp3杂化碳碳单键的非共轭结构。
当时，许秋觉得徐正宏他们做的工作还是比较有意思的，没有盲目的跟风itic的结构，因此虽然效率不高，但还是给了他们一个机会——出具了大改的意见。
主要是让他们补充一些关于器件稳定性的实验数据，并深入挖掘一下非共轭的体系和共轭体系之间可能存在的异同。
现在徐正宏他们正式发表的nc文章中，已经包含了许秋提到的这两点意见。
一方面，他们对比了dbp-ic、itic、pcbm三个体系的稳定性，发现dbc-ic的器件稳定性稍微好一些，itic次之，pcbm最差，尤其是在持续光照下的稳定性。
dbc-ic可以在长时间光照条件下，比如1500个小时，保持60%以上的初始器件效率，而同样条件下itic的体系，效率已经衰减到50%左右，pcbm的体系，器件效率大约在200个小时持续光照的时候，就已经衰减到了0%。
另一方面，他们通过dft模拟，发现虽然dbp-ic的中央d单元中存在碳碳单键，分子的构型可以发生一定程度的旋转，但受限于空间位阻等因素，旋转的幅度不会很大。
换言之，虽然名义上dbp-ic是非共轭的结构，但实际上还是有较强的共轭性质，并不是严格意义上的非共轭结构。
徐正宏他们补充实验得出的结论，倒是和许秋预想中的差不多。
有机光伏材料之所以能够实现光电转化，就是因为光电材料中存在大π共轭结构。
这种共轭结构可以受到光能的激发，变为激发态，产生激子，激子拆分后的电荷会沿着分子内部，或者分子间的共轭结构进行传输。
这里面有一个问题，那就是这个共轭结构吸收光能被激发的过程，其实相当于是发生了化学反应的。
通常情况下，这个化学反应是可逆的，也就是当光照停止后，材料会恢复原状。
但也存在一定的概率，使得共轭结构无法恢复，比如材料分子中的碳碳双键被打开，相当于材料内形成了缺陷。
一旦形成缺陷，就会对激子的产生和输运造成影响，进而造成光电流的损失，表现出来的结果就是器件效率低下。
因此，对于有机光伏材料来说，本身就是一个比较矛盾的存在，共轭结构赋予了有机光伏材料将光能转化为电能的能力，但也同时背上了光照下分子结构不稳定性的“诅咒”。
总体来说，徐正宏的这个工作还是比较有启发性的，之后许秋或许也要在共轭和非共轭之间寻求一个平衡，兼顾器件的效率和稳定性。
当然，这是较为后期的事情，现阶段的主要任务还是冲击效率。
另外，还有一篇发表在am上的文章也挺有意思的，是港大严虎课题组的工作。
说起来，魏兴思和严虎两个课题组还是颇有“渊源”的：
之前许秋抢在严虎他们前面发表了pce11的工作，导致严虎的jacs文章胎死腹中；
后来严虎他们开发出来了一种名为itic2的材料，和许秋设计的itic-th分子结构一样，并抢先发表。
两个课题组之间也算是有来有往。
不过，itic-th的工作被抢，对许秋和韩嘉莹来说，基本上是无关痛痒，当时他们本来就有些头疼手里的工作太多，严虎刚好帮忙“减负”了。
而严虎的pce11工作被抢，就有些伤了，毕竟那个工作可是许秋的第一篇大满贯文章，而且未来这篇文章被引用次数有望破百，可以称得上是一篇代表作。
现在严虎这篇am文章，是针对pce11材料的改进。
或许是出于某种考虑，严虎他们并没有把这种材料的本体称为pce11，而是按照自己的命名方式进行命名，也就是pbtff4t-2od。
改进的主要目的是让pce11给体材料，与他们开发的itic2非富勒烯受体材料相匹配。
原先的pce11是针对于富勒烯体系而设计的，因此是窄带隙、高结晶性的材料，和itic2材料并不适配。
现在要做的就是提高其禁带宽度，同时降低其分子的结晶性。
严虎他们采用的方法是在pce11中塞入一个双氟取代的苯环（b），也就是将给体材料主链的分子结构从“-t-bt-t-t-t-”变更为“-t-bt-t-b-t-t-”。
基于这个思路，他们一共开发了两种新材料，分别命名为ptfb-o和ptfb-p，前者插入的苯环上两个氟原子是邻位取代的，而后者是对位取代的。
结果表明，两种给体材料的禁带宽度均被成功的拉升到18电子伏特左右，和itic2形成互补的光吸收，以及相互匹配的homo/lumo能级。
不过，基于ptfb-o和ptfb-p的电池器件性能有非常大的差异。
ptfb-o：itic2的体系，效率可以达到113%，而ptfb-p：itic2体系的效率仅为689%。
为了解释这个现象，严虎他们进行了光源giwaxs，dft模拟等分析手段。
和徐正宏那篇nc文章有些类似，严虎他们认为也是分子构型方面的原因。
ptfb-o稳定的构型中，两个带有侧链的噻吩单元上的侧链位于同一侧，也就是形成类似于一个“u”型的结构，这种分子结构的规整程度不高，材料的结晶性因此受到了抑制。
ptfb-p稳定的构型中，两个带有侧链的噻吩单元上的侧链位于不同侧，最终形成类似于一个“一”字型的结构，这种分子结构的规整程度很高，材料的结晶性与pce11相当，属于高结晶性给体材料。
他们整体的故事线，大致是分子结构的细微调整，改变了分子构型，进而改变材料结晶程度，对给受体共混形貌造成影响，最终导致器件性能上的差异。
严虎的这个结论在itic系列，乃至idtbr系列非富勒烯受体中，还是有一定的泛用性的，即这些非富勒烯受体材料，更加偏爱结晶性稍差的给体材料。
包括之前学姐的ieico体系，选择便是传统的pce10；
徐正宏的idtbr体系，同时用了pce10和pce11，也是前者的性能更好一些。
除了马薇薇、徐正宏、严虎的三篇文章外，其他的工作，就没有太值得注意的了，许秋看了以后收获都不大。
现在很多课题组也开始基于icin端基，合成类itic的非富勒烯受体材料，性能好的，新意高的，或是故事讲得好听的，文章发的就好一些，反之，文章就差一些。
考虑到当下itic的热度，许秋便到wos网站查看了一下自己那篇itic的am文章，发现热点文章、和高被引文章的标识依然存在。
而且现在的实时引用次数已经超过了100次，达到了惊人的117次。
扣除掉自己课题组自引的20多次，短短几个月的时间，文章他引数量已经接近100次了，还是非常强的。
这篇工作有很大的几率能够成为千次引用级别的文章，不过估计要等几年，毕竟有机光伏领域的盘子有些小，热度不算高。
要是放在石墨烯之类的热门领域，取得与“开发出itic材料”相当的学术成果，估计过不了两年就能达到千次引用。
其实，从功利的角度来看，许秋转行到锂电之类的应用型领域，或者石墨烯这种热门的科研领域，是比有机光伏更有“钱途”或是前途的。
不过，他还是选择暂时坚持有机光伏领域。
一方面，他毕竟还是学生，转领域会受到诸多的限制。
另一方面，他在有机光伏领域有着大量的积累，现在已经成为了走在最前面的一小撮人。
如果更换领域的话，就需要放弃这一切，重头开始。
与其这样，还不如把这个领域做到极致，再考虑其他。
虽然冷门领域相对困难了一些，但未尝就不能逆袭。
周五一早，许秋刚走出寝室门，正打算去和韩嘉莹一起早锻，就接到了魏兴思的电话。
魏兴思开门见山的说道：“刚收到邮件，《自然·能源》的文章被正式接收了！”
许秋淡定的回应了一句：“好啊。”当然，他的内心其实也是有些小激动的。
之前虽然觉得这篇《自然·能源》文章大概率没什么问题，但没有被正式接受，心里总是悬着的，担心出现什么状况，现在终于尘埃落定了。
这篇《自然·能源》的发表
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徐正宏课题组刚刚发表的一篇nc文章，许秋找早在两个月前审稿的时候就已经见过了。
他们报道了一种名为dbc-ic的非富勒烯受体材料，与pbdb-t给体材料组合，器件效率可达103%。
dbc-ic的分子结构有些类似于itic，也是ada结构。
不过，它的中央d单元并非传统的基于sp2杂化碳碳双键，组建成的大π共轭稠环结构，而是存在sp3杂化碳碳单键的非共轭结构。
当时，许秋觉得徐正宏他们做的工作还是比较有意思的，没有盲目的跟风itic的结构，因此虽然效率不高，但还是给了他们一个机会——出具了大改的意见。
主要是让他们补充一些关于器件稳定性的实验数据，并深入挖掘一下非共轭的体系和共轭体系之间可能存在的异同。
现在徐正宏他们正式发表的nc文章中，已经包含了许秋提到的这两点意见。
一方面，他们对比了dbp-ic、itic、pcbm三个体系的稳定性，发现dbc-ic的器件稳定性稍微好一些，itic次之，pcbm最差，尤其是在持续光照下的稳定性。
dbc-ic可以在长时间光照条件下，比如1500个小时，保持60%以上的初始器件效率，而同样条件下itic的体系，效率已经衰减到50%左右，pcbm的体系，器件效率大约在200个小时持续光照的时候，就已经衰减到了0%。
另一方面，他们通过dft模拟，发现虽然dbp-ic的中央d单元中存在碳碳单键，分子的构型可以发生一定程度的旋转，但受限于空间位阻等因素，旋转的幅度不会很大。
换言之，虽然名义上dbp-ic是非共轭的结构，但实际上还是有较强的共轭性质，并不是严格意义上的非共轭结构。
徐正宏他们补充实验得出的结论，倒是和许秋预想中的差不多。
有机光伏材料之所以能够实现光电转化，就是因为光电材料中存在大π共轭结构。
这种共轭结构可以受到光能的激发，变为激发态，产生激子，激子拆分后的电荷会沿着分子内部，或者分子间的共轭结构进行传输。
这里面有一个问题，那就是这个共轭结构吸收光能被激发的过程，其实相当于是发生了化学反应的。
通常情况下，这个化学反应是可逆的，也就是当光照停止后，材料会恢复原状。
但也存在一定的概率，使得共轭结构无法恢复，比如材料分子中的碳碳双键被打开，相当于材料内形成了缺陷。
一旦形成缺陷，就会对激子的产生和输运造成影响，进而造成光电流的损失，表现出来的结果就是器件效率低下。
因此，对于有机光伏材料来说，本身就是一个比较矛盾的存在，共轭结构赋予了有机光伏材料将光能转化为电能的能力，但也同时背上了光照下分子结构不稳定性的“诅咒”。
总体来说，徐正宏的这个工作还是比较有启发性的，之后许秋或许也要在共轭和非共轭之间寻求一个平衡，兼顾器件的效率和稳定性。
当然，这是较为后期的事情，现阶段的主要任务还是冲击效率。
另外，还有一篇发表在am上的文章也挺有意思的，是港大严虎课题组的工作。
说起来，魏兴思和严虎两个课题组还是颇有“渊源”的：
之前许秋抢在严虎他们前面发表了pce11的工作，导致严虎的jacs文章胎死腹中；
后来严虎他们开发出来了一种名为itic2的材料，和许秋设计的itic-th分子结构一样，并抢先发表。
两个课题组之间也算是有来有往。
不过，itic-th的工作被抢，对许秋和韩嘉莹来说，基本上是无关痛痒，当时他们本来就有些头疼手里的工作太多，严虎刚好帮忙“减负”了。
而严虎的pce11工作被抢，就有些伤了，毕竟那个工作可是许秋的第一篇大满贯文章，而且未来这篇文章被引用次数有望破百，可以称得上是一篇代表作。
现在严虎这篇am文章，是针对pce11材料的改进。
或许是出于某种考虑，严虎他们并没有把这种材料的本体称为pce11，而是按照自己的命名方式进行命名，也就是pbtff4t-2od。
改进的主要目的是让pce11给体材料，与他们开发的itic2非富勒烯受体材料相匹配。
原先的pce11是针对于富勒烯体系而设计的，因此是窄带隙、高结晶性的材料，和itic2材料并不适配。
现在要做的就是提高其禁带宽度，同时降低其分子的结晶性。
严虎他们采用的方法是在pce11中塞入一个双氟取代的苯环（b），也就是将给体材料主链的分子结构从“-t-bt-t-t-t-”变更为“-t-bt-t-b-t-t-”。
基于这个思路，他们一共开发了两种新材料，分别命名为ptfb-o和ptfb-p，前者插入的苯环上两个氟原子是邻位取代的，而后者是对位取代的。
结果表明，两种给体材料的禁带宽度均被成功的拉升到18电子伏特左右，和itic2形成互补的光吸收，以及相互匹配的homo/lumo能级。
不过，基于ptfb-o和ptfb-p的电池器件性能有非常大的差异。
ptfb-o：itic2的体系，效率可以达到113%，而ptfb-p：itic2体系的效率仅为689%。
为了解释这个现象，严虎他们进行了光源giwaxs，dft模拟等分析手段。
和徐正宏那篇nc文章有些类似，严虎他们认为也是分子构型方面的原因。
ptfb-o稳定的构型中，两个带有侧链的噻吩单元上的侧链位于同一侧，也就是形成类似于一个“u”型的结构，这种分子结构的规整程度不高，材料的结晶性因此受到了抑制。
ptfb-p稳定的构型中，两个带有侧链的噻吩单元上的侧链位于不同侧，最终形成类似于一个“一”字型的结构，这种分子结构的规整程度很高，材料的结晶性与pce11相当，属于高结晶性给体材料。
他们整体的故事线，大致是分子结构的细微调整，改变了分子构型，进而改变材料结晶程度，对给受体共混形貌造成影响，最终导致器件性能上的差异。
严虎的这个结论在itic系列，乃至idtbr系列非富勒烯受体中，还是有一定的泛用性的，即这些非富勒烯受体材料，更加偏爱结晶性稍差的给体材料。
包括之前学姐的ieico体系，选择便是传统的pce10；
徐正宏的idtbr体系，同时用了pce10和pce11，也是前者的性能更好一些。
除了马薇薇、徐正宏、严虎的三篇文章外，其他的工作，就没有太值得注意的了，许秋看了以后收获都不大。
现在很多课题组也开始基于icin端基，合成类itic的非富勒烯受体材料，性能好的，新意高的，或是故事讲得好听的，文章发的就好一些，反之，文章就差一些。
考虑到当下itic的热度，许秋便到wos网站查看了一下自己那篇itic的am文章，发现热点文章、和高被引文章的标识依然存在。
而且现在的实时引用次数已经超过了100次，达到了惊人的117次。
扣除掉自己课题组自引的20多次，短短几个月的时间，文章他引数量已经接近100次了，还是非常强的。
这篇工作有很大的几率能够成为千次引用级别的文章，不过估计要等几年，毕竟有机光伏领域的盘子有些小，热度不算高。
要是放在石墨烯之类的热门领域，取得与“开发出itic材料”相当的学术成果，估计过不了两年就能达到千次引用。
其实，从功利的角度来看，许秋转行到锂电之类的应用型领域，或者石墨烯这种热门的科研领域，是比有机光伏更有“钱途”或是前途的。
不过，他还是选择暂时坚持有机光伏领域。
一方面，他毕竟还是学生，转领域会受到诸多的限制。
另一方面，他在有机光伏领域有着大量的积累，现在已经成为了走在最前面的一小撮人。
如果更换领域的话，就需要放弃这一切，重头开始。
与其这样，还不如把这个领域做到极致，再考虑其他。
虽然冷门领域相对困难了一些，但未尝就不能逆袭。
周五一早，许秋刚走出寝室门，正打算去和韩嘉莹一起早锻，就接到了魏兴思的电话。
魏兴思开门见山的说道：“刚收到邮件，《自然·能源》的文章被正式接收了！”
许秋淡定的回应了一句：“好啊。”当然，他的内心其实也是有些小激动的。
之前虽然觉得这篇《自然·能源》文章大概率没什么问题，但没有被正式接受，心里总是悬着的，担心出现什么状况，现在终于尘埃落定了。
这篇《自然·能源》的发表