来说,想要在开始实验之前,通过分子结构去预测一种材料的好坏,还是非常困难的。
比如许秋拿到手的这个y12材料,在它成功的背后,其实有数十个失败的材料。
这些材料都是之前许秋通过预测,得出它们可能具有较高性能的材料,但实际结果却并不理想。
从某种意义上来讲,这种应用型学科,还是有些“玄学”成分在里面的,经常要讲故事给别人听。
比如拿到一个比较好的结果,再回去看它的分子结构,并结合各种表征手段,去解释这种材料为什么好,其实就是一种“玄学”。
但故事总还是得讲的。
因为当“玄学”故事讲多了,得到了大多数人的认同,并可以预测其他结构的结果时,“玄学”也就演变成为了“科学”。
为了解释器件性能提升的原因,许秋主要通过dft模拟,光源giwaxs,tem透射电镜等手段,对比了y12和y3两个体系。
结果发现,相比于y3,y12主链分子结构只是进行了细微的改变,主要是侧链位置的改变,使得受体分子之间的分子堆砌做到更好,进而有利于电荷的输运。
因为y3和y12两者的分子结构相似,所以y12的合成也类似于之前y3的合成,同样需要六步反应。
第一步,双溴取代的,氮原子上带有乙基己基侧链的苯并噻二唑(bt)单元,通过硝基化反应,在苯环剩余的两个反应位点上连接两个硝基,得到得到双溴、双硝基取代的bt单元。
第二步,将双溴、双硝基取代的bt和带侧链的单三甲基锡取代的tt单元反应,得到tt-bt-tt的结构,其中bt上连接有两个硝基,tt远端有一个直链烷基侧链。
第三步,将tt-bt-tt分子中的硝基还原,并与相邻的tt单元成环,形成环状的仲胺,得到连续的稠