利用模擬實驗室,許秋設計、合成了Y6-Y11,一共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12-14%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ICIN改為ICIN-M,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Y7-Y11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12%-14%,而之前ITIC系列的平均水平在10%-12%,再早一些的PDI系列,在6%-8%。
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Y3-Y6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CNS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CNS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CNS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Y3-Y6材料端基A單元是之前ITIC體系用到的ICIN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。