周五，许秋带着莫文琳，再次进行了IDIC样品的激子结合能测试，测试方法和昨日的ITIC样品一样，低温荧光发光实验。第二次测试，同样是一次就成功，不过消耗的时间并没有减少太多，从早上九点多开始，一直忙活到下午六点，终于拿到了结果。结果表明，IDIC的激子结合能为112毫电子伏特，在数值上，与ITIC的117毫电子伏特相当。基于这两次的结果，加上之前进行的DFT模拟得到的HOMO/LUMO能级在分子上的分布图，许秋大概有了一个猜想：“ADA非富勒烯受体材料低激子结合能的性质，或许是A-D-A这种分子结构所致。在分子中产生的激子，正电荷会集中在D单元上，负电荷会集中在A单元上，从而导致正负电荷在分子内部便可以实现初步的拆分，降低使其完全拆分成自由电荷所需的能量，表观现象即激子结合能较低。”这个猜想要验证的话，难度就比较大了。想要直接证明几乎不可能，只能通过大量测试不同ADA非富勒烯受体材料的激子结合能数据，进行佐证。其中，一旦出现一个反例，这个猜想就会被推翻，或者需要修改表述、打补丁。这也很正常。毕竟科学的本质，就是不断的建立理论、推翻理论、完善理论嘛。就像最初牛顿三大定律的建立一样，在宏观、低速世界是成立的。但到微观、高速世界就不成立了，因此后面就有了量子力学以及相对论分别进行补充，这些理论也共同构筑了近现代物理系大厦的基石。当然，这些也都是现在的理论，或许未来还会被继续推翻、完善。毕竟人类都是肉眼凡胎，没有X光眼，本身也没办法近光速运动，那么对于微观、高速级别的东西，就很难说的准到底是什么样子。就算靠仪器测试，难道仪器显示的数据就一定是真的吗？进一步，我们直接观察到的东西就一定是真的吗？这种事情不能深想，因为想到最后，难免就会陷入无限循环的怀疑之中。确实很多东西都无法被证明，也无法被证伪。这或许也是外国科学家大多皈依宗教，而且还有人提出“科学的尽头就是神学”的原因。探索的越多，越接近认知的边界，可能越觉得需要一个绝对的“造物主”来支撑这一切的存在。周日，许秋开始着手另外一项激子扩散距离的测试。这个测试的方法比较多，前几天，他通过检索文献，一共找到四种方法，最终选择了采用高定向热解石墨（HOPG）衬底，来测试荧光信号的方法。原因也很简单，这个实验操作，魏兴思之前在漂亮国的时候就进行过，许秋直接复制了魏老师的技能，熟练度中规中矩吧，四阶0%，可能的原因是当时魏老师实操的次数不多，或者由于长时间不在一线进行实验，熟练度不升反降。但不管怎么说，哪怕只有二阶三阶的熟练度，相比于其他方法，都是强很多的，毕竟许秋有系统嘛，系统影像总比参考文献上的文字说明要形象的多。消耗若干积分后，许秋查看了五阶100%“HOPG法测试激子扩散距离”的实验操作。操作方法看起来并不难，只需要将样品旋涂在HOPG上，然后测试不同厚度样品的荧光信号，最后进行拟合即可。实验原理也比较简单，光电材料在收到光照后产生的激子，一旦扩散到HOPG表面上，将有99%以上的概率被淬灭，其中蕴含的能量以热量的形式被释放，而如果激子在扩散到HOPG表面之前就已经复合，那么将发出荧光信号。换句话说，假如材料的激子扩散距离比较远，比如在100纳米以上，那么对10纳米左右的样品薄膜来说，荧光信号将几乎为0，因为激子平均能扩散100纳米，而薄膜只有10纳米，在这个过程中，激子移动到边界HOPG的位置的概率非常高，激子都被HOPG给“吃”了，自然无法产生荧光信号。反之，如果激子扩散距离比较近，比如10纳米，那么10纳米左右的薄膜，自然是能够产生荧光信号的，此时的荧光淬灭效率大约为50%，也就是发光强度为正常强度的一半。下午，许秋提前买好的HOPG，已经被快递送到材一2楼的门房。HOPG指的是热解石墨是经高温处理，性能接近单晶石墨的一种新型石墨。顾名思义，这种这种石墨是高度取向的，可以通过实验操作得到非常光滑的高导电率表面，该表面可以在扫描隧道显微镜中检查，或者用作其他正在研究的材料的衬底。根据HOPG的镶嵌角(马赛克扩散角)的不同，可将其分为A、B、C三个等级。A级的镶嵌角最小，通常在0.5度左右，品质最好，也最接近单晶的性质，当然价格也最贵。C级的镶嵌角最大，通常在1.5度以上，品质最差，但价格最便宜。B级的镶嵌角介于A和C之间，通常在0.8度左右。许秋在网上货比三家，最终找了一家国内的HOPG厂家。他们卖的最小的尺寸是长宽高10*10*1毫米，也就是一平方厘米的面积，一毫米的高度。这样的规格，A级的就要2000块，C级的只要700块。如果规格更大一些，比如长宽高20*20*1毫米，A级的就要8000块，当然C级的也要4000块，如果是长宽高20*20*2毫米的，价格就要上万了。当然，别看它规格小，买回来一小块HOPG，就可以用几十次、上百次，不然这玩意要是一次性的话，谁都用不起。毕竟许秋测试一个体系的激子扩散距离，样品就要准备十几个。感慨了一下科研圈的物价，许秋最终选择了最小规格的C级HOPG，先用700块的便宜货试试水呗。理论上，他现在进行的是普通的荧光测试，主要利用的就是石墨对激子的淬灭效应，对衬底的要求应该不似扫描隧道显微镜那么高。许秋从门房取到快递，看着快递盒，随口吐槽了一句，“这快递盒好随意，就是普通的小纸盒。”随后，他戴好一次性PE手套，开始拆快递，里面有一个离心管，HOPG用纸包着放在内部。拆开包装纸，到手的HOPG和之前在网上看到的描述差不多，10*10*1毫米的规格，一面是暗灰色，另一面是亮灰色。其中暗灰色一面是反面，亮灰色的一面就是正面。HOPG的模样很像是一枚芯片，或者早期手机里SD存储卡。不过，许秋知道这玩意就是高纯度的碳。石墨嘛，就是碳单质。HOPG到手，接下来就是样品制备。不过，在旋涂样品之前，需要对“厚厚”的HOPG表面进行剥离，得到具有新鲜的、具有光滑表面的衬底。有一些非主流的方法，比如用镊子直接剥离，这个难度就比较大了，很容易破坏HOPG表面。比较主流的方法是用胶布直接粘在HOPG上面，然后再撕开。虽然这个方法相对比较安全，但许秋也没有贸然在现实中进行尝试，而是先到模拟实验室中，用3M胶布试了一番。刚开始的时候，会出现表面不平整，或者说倒刺的现象。在反复尝试多次后，许秋终于掌握了技巧。那就是让胶布按压的尽量紧密、均匀一些，这样得到光滑表面的概率比较大，因为如果有部分没有被粘到，就会留在原来HOPG主体的表面上，形成倒刺。经过剥离之后，胶布上就会有一层破碎的石墨片层，HOPG母体上则形成新鲜、光滑的表面。这种用胶布粘的方法，听起来比较“土”，没那么高大上，不是很科研，但恰恰就是当初最早发现的石墨烯的制备方法。2004年，大不列颠曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫两位教授，用胶带粘在石墨上，然后撕下来，发现胶带上粘上了一层薄薄的石墨片。这本没有什么新奇的，但他们突发奇想，拿着第二片胶带去粘第一片胶带上残留的石墨薄片，此时两片胶带粘在了一起，然后再把两片胶带撕开，结果发现胶带上残留的石墨片变薄了。这时候很多人会觉得无聊，不就是撕胶带嘛，而这两位教授发现石墨片变薄后，又拿着第三块胶带来粘第二块胶带上的石墨，再用第四胶带来粘三片胶带……就这样一次又一次的粘胶带，撕胶带，最终他们得到了薄得不能再薄的微小的石墨片，它仅仅只有一层原子的厚度。这就是单层的石墨，也被称为石墨烯。在单层石墨烯诞生以后，很多科学家都在积极探索能够生产更大规模和更高质量的石墨烯。除了用胶带粘以外，现在还有很多其它的石墨烯制备方法，如微机械剥离法、化学剥离法、化学气相沉积法等。而且，石墨烯令人惊叹的材料性质，也引起了近十多年来大量科学家的广泛研究。最终，那两位教授也因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。