第七十五章 確定合成方案
晚飯后,許秋沒(méi)有去實(shí)驗(yàn)室,,而是提前返回了寢室,。
沒(méi)有人在寢室,,任斌應(yīng)該是還沒(méi)返校,,陶焱則不知道去哪里浪了,。
難道他也去實(shí)驗(yàn)室了,?今天可是周日,。
算了,,不管他,。
許秋躺在床上,進(jìn)入模擬實(shí)驗(yàn)室,,打開(kāi)系統(tǒng)界面,。
學(xué)姐的DFT技能熟練度只有三階50%,想要進(jìn)行五階100%的推演,,需要先升級(jí),。
“系統(tǒng),,將DFT熟練度推演至五階?!?p> 【推演DFT至五階0%,,需要50%*100+1000=1050積分。是否推演,?】
“推演,。”
【推演成功,?!?p> “系統(tǒng),花費(fèi)500積分,,兌換1次五階100%DFT教學(xué),,限定聚合物分析?!?p> 【兌換成功,。】
虛擬影像出現(xiàn),。
模擬小人在使用DFT模擬軟件前,,先是敲了一段神秘代碼,將生成的文件放到了軟件的根目錄下,,才打開(kāi)軟件,。
軟件界面旁邊出現(xiàn)一個(gè)新的插件,模擬小人又往里面輸入了很多參數(shù),。
最后,,他才導(dǎo)入聚合物單個(gè)結(jié)構(gòu)單元的分子結(jié)構(gòu),運(yùn)行軟件,。
大約二十分鐘后,,電腦得出了模擬結(jié)果,運(yùn)算過(guò)程,,許秋是快進(jìn)的,。
他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。
那就是模擬小人演示的這種聚合物大分子,,和有機(jī)光伏材料采用的共軛共聚物的分子結(jié)構(gòu)差別比較大,。
許秋有些懊惱,還是草率了啊,,應(yīng)該限定的更加具體的,,比如限定共軛共聚物的分析。
不過(guò)他沒(méi)有放棄,繼續(xù)看下去,,遇到不是想要的結(jié)構(gòu)就直接快進(jìn)到下一個(gè),。
好在沒(méi)過(guò)多久,只刷了十幾個(gè)片段,,他就得到了共軛共聚物的高階模擬計(jì)算方法,。
他將神秘代碼和參數(shù)都記錄到了模擬實(shí)驗(yàn)室的大電腦中。
雖然他并不能完全理解這些代碼和參數(shù)的具體功能,,但是并不妨礙他直接使用它們,。
……
許秋退出高階教學(xué)影像,回到模擬實(shí)驗(yàn)室,,打算嘗試一下進(jìn)階版的DFT模擬,。
思索片刻,他決定用經(jīng)典的PTB7-TH分子試試水,。
他將自己的筆記本電腦也復(fù)制進(jìn)模擬實(shí)驗(yàn)室,,打開(kāi)Chemdraw軟件,畫(huà)好PTB7-TH的兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元,。
其中,,D單元為BDT,A單元為T(mén)T,。
然后將該分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)入到大電腦中,設(shè)置好參數(shù),,開(kāi)始模擬,。
二十多分鐘后,計(jì)算完成,。
速度有些慢,,許秋尋思著,或許可以找臺(tái)高性能的計(jì)算機(jī),,幫他做模擬計(jì)算,,能秒出結(jié)果的那種最好。
“系統(tǒng),,可以幫我復(fù)制臺(tái)超算過(guò)來(lái)嗎,?”
【權(quán)限不足,請(qǐng)求駁回,,當(dāng)前宿主只能復(fù)制10米范圍內(nèi)的物品和技能,。】
好吧,,看來(lái)行不通,。
而且,他短期內(nèi)也沒(méi)有接觸超算中心的機(jī)會(huì),據(jù)他所知,,全國(guó)有七處超算中心,,但沒(méi)有一所在魔都。
不過(guò),,他可以退而求其次,。
到學(xué)校里做計(jì)算物理、計(jì)算化學(xué)或是計(jì)算材料學(xué)的實(shí)驗(yàn)室,,蹭一臺(tái)能夠進(jìn)行高性能運(yùn)算的服務(wù)器應(yīng)該也暫時(shí)夠用了,。
比如,魏老師對(duì)門(mén)219辦公室的裴子材教授,,就是做“無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料和介電材料的第一性原理計(jì)算”,。
許秋選修過(guò)裴子材的《計(jì)算材料學(xué)》課程,這個(gè)老師還是比較有意思的,。
他在上課的時(shí)候,,總是會(huì)忍不住笑出來(lái),不是很能控制自己的面部表情,,也因此同學(xué)們私下稱(chēng)他為“裴哈哈”,。
……
在等待計(jì)算結(jié)果的過(guò)程中,許秋也找了很多關(guān)于PTB7-TH的文獻(xiàn),,并總結(jié)了PTB7-TH的各項(xiàng)性能,,主要是能級(jí)和禁帶寬度。
與文獻(xiàn)對(duì)照后發(fā)現(xiàn),,模擬計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)與實(shí)際上還是有一定的差距的,,偏差值大約在0-0.4電子伏特左右。
相較于原始未改進(jìn)的版本,,這個(gè)差距已經(jīng)非常小了,。
原始的DFT模擬,因?yàn)榘汛蠓肿硬牧袭?dāng)做小分子材料進(jìn)行計(jì)算,,所以測(cè)試出來(lái)能級(jí)的誤差通常在0.5電子伏特以上,,而禁帶寬度的誤差甚至超過(guò)了1電子伏特。
要知道,,合適的光伏材料,,禁帶寬度也就是在1-2電子伏特之間,這誤差都接近50%了,,甚至已經(jīng)不能說(shuō)是誤差了,。
這也是學(xué)姐之前說(shuō)這種方法使用的人越來(lái)越少的原因。
對(duì)于改進(jìn)版本后,,仍存在的小幅誤差,,許秋也考慮了可能的原因:
一方面,,像PTB7-TH這種分子,它其中的一個(gè)結(jié)構(gòu)單元,,TT,,不是軸對(duì)稱(chēng)的,因此它在大分子中的排布規(guī)律不確定,。
假如所有的TT單元都朝著一個(gè)方向排布,,那么得到的大分子材料的結(jié)晶性能就較強(qiáng),禁帶寬度也較小,,性能通常也比較好,。
反之,如果是胡亂排列,,材料的性能則較差,。
另一方面,他學(xué)過(guò)《有機(jī)化學(xué)》,,知道合成反應(yīng)都是存在副反應(yīng)的,。
理想情況下,你想讓小分子單元手拉手連成一條直線,,形成一條直直的大分子鏈,。
但實(shí)際情況可能是有的人手拉著別人的腳,有的人頭發(fā)被別人扯住了,,還有人斷了胳膊斷了腿,。
雖然上述情況發(fā)生的可能性很小,或許只有1%-5%,。
但對(duì)于數(shù)十?dāng)?shù)百個(gè)這樣的人,,總會(huì)出現(xiàn)各種意外,導(dǎo)致最終得到的材料并不是理想中的材料,,而存在缺陷。
因此,,理論得到的結(jié)果終究還是需要用實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn),。
……
許秋用軟件畫(huà)出他構(gòu)想中的分子結(jié)構(gòu),然后進(jìn)行進(jìn)階DFT模擬計(jì)算,。
A單元他選擇了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的苯并噻二唑BT單元,,D單元?jiǎng)t選擇了噻吩,從一個(gè)噻吩到四個(gè)相連的噻吩,,分別為T(mén),、2T、3T,、4T,。
模擬計(jì)算需要一個(gè)半小時(shí)的時(shí)間,,他開(kāi)啟了2倍時(shí)間加速。
在這段時(shí)間內(nèi),,因?yàn)椴荒茈x開(kāi)模擬實(shí)驗(yàn)室,,他索性在里面做起了組會(huì)PPT。
上周學(xué)姐考慮到他第一次參加組會(huì),,沒(méi)有經(jīng)驗(yàn),,才替他把他的工作講了,這周他就要自己上場(chǎng)了,。
先是這周的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展,,包括器件性能的重復(fù)性測(cè)試、穩(wěn)定性測(cè)試,。
然后是他設(shè)計(jì)的分子的合成路線,。
看似他設(shè)計(jì)了四個(gè)分子,但實(shí)際上是四類(lèi)分子,,因?yàn)楹铣芍械淖兓貏e多,。
比如可以改變支鏈的大小、種類(lèi),、位置,、數(shù)量,可以選擇是否引入雜原子,,可以改變雜原子的位置,、數(shù)量等等。
當(dāng)他完成組會(huì)PPT后,,模擬結(jié)果也全部出來(lái)了,。
從能級(jí)結(jié)構(gòu)和禁帶寬度上來(lái)看,四類(lèi)分子都是比較合適的光伏材料,。
不過(guò),,也只是理論上的。