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我有科研輔助系統(tǒng) 435 結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,無法轉(zhuǎn)換
三種基于傳輸層材料改良的方案中,第一種和第二種比較簡單,直接拿現(xiàn)有的材料進(jìn)行試驗即可,而第三種方案稍微復(fù)雜一些,許秋只是有了一個大體的思路,但是具體怎么做,他還不知道。
在啟用模擬實驗室之前,首先必須要找到第三種方案對應(yīng)的制備工藝,因為如果讓模擬實驗室自行摸索,這個時間成本可就高了。
好在,像氧化鋅這種常見的、用途廣泛的無機(jī)金屬氧化物材料,其制備工藝非常成熟,可以直接把前輩們造好的“輪子”直接拿過來用。
這個時候,就涉及到查找資料的問題。
對于有機(jī)光伏這種偏向應(yīng)用型的領(lǐng)域來說,查找資料的主要途徑是翻閱其他人發(fā)表的論文文獻(xiàn),而非檢索相關(guān)的專業(yè)書籍。
因為偏應(yīng)用的領(lǐng)域,加工工藝的迭代速度非???,可能一年前還是最佳的工藝,放到現(xiàn)在就已經(jīng)過時了。
書籍的編撰、印刷都需要時間,還無法進(jìn)行實時修改,具有很大的滯后性,用起來自然不是很方便。
而文獻(xiàn)就不一樣了,想要知道一個領(lǐng)域的最新進(jìn)展,只需要看一看近期的綜述文章,就能夠有一個大致的認(rèn)識,有感興趣的工作還可以通過引用的參考文獻(xiàn)找到具體的文章,甚至還可以直接找到論文的通訊作者,發(fā)郵件過去進(jìn)行交流。
當(dāng)然,科研圈里的書籍也并不是一無是處,尤其在數(shù)學(xué)、物理學(xué)這樣的基礎(chǔ)科學(xué)中,書籍還是非常重要的。
之前韓嘉瑩剛剛?cè)腴T的時候,就抱著一本《半導(dǎo)體物理》在啃,初步了解包括“內(nèi)建電場”、“pn結(jié)”等在內(nèi)的半導(dǎo)體領(lǐng)域基本概念。
這些底層的概念和邏輯是較為固定的,不會過時。
哪怕后來被證明是“錯”的,比如牛頓三大定律,也可以說是“時代的局限性”,再給原來的理論打上“相對論”和“量子力學(xué)”兩個補(bǔ)丁即可。
具體查閱文獻(xiàn)的方法,許秋總結(jié)了一共有三種,都是之前陳婉清學(xué)姐教給他的、
雖然學(xué)姐在實驗方面經(jīng)常出問題,英語也是一大短板,但其他方面的科研技能并不差。
第一種,魏興思課題組里最常用的方法,就是把一個領(lǐng)域近期所有文獻(xiàn)都一網(wǎng)打盡,挨個全部看一遍,有很大的概率可以解決在實驗上遇到的難題。
不過,這種方法成立的前提,是必須要有一個完備的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫,這也是組里魏興思一直在干的工作。
其實,在大多數(shù)課題組里,干這個活兒的都是學(xué)生自己,需要學(xué)生自行查閱文獻(xiàn),魏興思組算是一個特例。
本科時候許秋還上過一門《文獻(xiàn)檢索》的課程,就是學(xué)校擔(dān)心有意保研的同學(xué)在步入研究生階段后不會查閱文獻(xiàn)資料,才設(shè)立的。
從這一點來看,魏老師在把很多事情交給他學(xué)生做的同時,也承擔(dān)了很多本該是學(xué)生自己做的事情。
第二種,當(dāng)現(xiàn)有文獻(xiàn)庫沒辦法解決當(dāng)下遇到的難題時,或者對某個方向、某位研究者比較感興趣時,就需要主動出擊,自行去找文獻(xiàn)。
一般是利用webofscience(wos)、谷狗學(xué)術(shù)鏡像等文獻(xiàn)搜索引擎網(wǎng)站,直接去搜索關(guān)鍵詞,進(jìn)行模糊搜索。
比如,想了解“有機(jī)太陽能電池”這個領(lǐng)域,就輸入“有機(jī)太陽能電池”進(jìn)行檢索,想了解“許秋”這個作者發(fā)了哪些文章,就輸入“許秋”進(jìn)行檢索。
文獻(xiàn)搜索引擎會根據(jù)文獻(xiàn)的相關(guān)性,列出所有符合條件的文獻(xiàn),一般都是上萬條的搜索結(jié)果,哪怕搜一個“QiuXu”,也會有很多和許秋同名的其他人的文章被搜索出來。
因此,這種檢索文獻(xiàn)的方式屬于大海撈針式的,時靈時不靈的,不一定可以得到想要的結(jié)果。
主要還是因為每年都有數(shù)以百萬計的學(xué)術(shù)論文被發(fā)表出來,而科研圈子已經(jīng)發(fā)展了上百年,總文章數(shù)量就算沒有破億,至少也有千萬級別了,要從這么多的文章中搜索到想要的文獻(xiàn),難度可想而知。
另外,雖然各類文獻(xiàn)搜索引擎都有高級搜索的功能,可以自行設(shè)置搜索條件,但現(xiàn)今學(xué)術(shù)搜索引擎的算法還不夠智能。
如果條件加少了,沒什么用,如果條件加多了,最后什么都搜不出來。
因此,這種模糊搜索的方法,許秋用的相對比較少。
他用到wos的時候,一般都是直接輸入自己文章的標(biāo)題,進(jìn)行精確搜索,看一看自己文章的實時引用次數(shù),有沒有小皇冠或者小火苗。
第三種,還可以利用分子結(jié)構(gòu)來進(jìn)行文獻(xiàn)檢索。
當(dāng)已知某材料的分子結(jié)構(gòu),且對涉及到這種材料的具體合成路線比較感興趣時,就可以通過一種名為SciFinder的工具來進(jìn)行檢索。
SciFinder是漂亮國化學(xué)學(xué)會(ACS)旗下的化學(xué)文摘服務(wù)社CAS所出版的《化學(xué)文摘》在線版數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)版,有軟件版的,也有網(wǎng)頁版本的。
類似于學(xué)術(shù)期刊,這個工具也是要收費的,具體的費用許秋并不知道,不過和科研相關(guān)的,要價肯定不會低。
好在魔都綜合大學(xué)已經(jīng)購買了權(quán)限,只要在校園網(wǎng)覆蓋的地方就可以直接使用。
一般,許秋在計劃合成一種新材料的時候,如果不能從現(xiàn)有的文獻(xiàn)庫中汲取靈感,就會到這里碰碰運氣。
具體操作有點類似CHEMDRAW軟件,登錄SciFinder,網(wǎng)頁會自帶分子結(jié)構(gòu)繪制工具,可以直接繪制出結(jié)構(gòu)式進(jìn)行檢索,就能得到與所繪制分子結(jié)構(gòu)相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式。
這種方法比較適用于分子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的材料,比如許秋開發(fā)的ITIC,如果把英文全稱寫出來,估計要有100個英文字母。
許秋之前還試著用CHEMDRAW軟件提供的“將分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)命名”功能來得到ITIC的英文名稱,結(jié)果軟件直接提示:“結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,無法轉(zhuǎn)換”。
當(dāng)然,他這種ITIC材料是有英文簡稱的,也可以直接通過文獻(xiàn)搜索引擎進(jìn)行檢索。
對于一些沒有簡稱的材料或者反應(yīng)中間體來說,無法用文獻(xiàn)搜索引擎檢索,SciFinder便是一個非常好用的工具。
值得一提的是,可能SciFinder這個工具太受歡迎的緣故,網(wǎng)頁經(jīng)常來大姨媽,會提示:“當(dāng)前請求人數(shù)過多,請稍后再試”。
辛辛苦苦畫了幾分鐘、十幾分鐘的分子結(jié)構(gòu),結(jié)果一個提示出來,刷新了一下網(wǎng)頁,之前繪制的分子結(jié)構(gòu)全部都白瞎了,還是挺讓人崩潰的。
現(xiàn)在的任務(wù)是要找“低溫氧化鋅薄膜制備工藝”的文獻(xiàn)。
許秋首先排除了第三種方法,氧化鋅的分子結(jié)構(gòu)非常簡單,沒必要通過SciFinder進(jìn)行檢索,另外的第一種和第二種方法,他選擇了第一種。
對于當(dāng)下的任務(wù)來說,第二種方法也不是不可以,比如直接搜索“氧化鋅納米薄膜的制備”,肯定是能找到一些專門研究氧化鋅的文獻(xiàn)的,但這些文獻(xiàn)大概率不是有機(jī)光伏領(lǐng)域?qū)S玫摹?p/>
拿輪子來舉例,許秋現(xiàn)在需要一種直徑為1的小輪子,通過第二種方法檢索到的文獻(xiàn)雖然也是輪子,但可能是直徑為2的大輪子,并不能直接滿足許秋的需求,還需要把這些輪子拿過來自己再加工一遍,才能應(yīng)用。
而采用第一種方法去檢索同行的文獻(xiàn),就不會出現(xiàn)這個問題了,因為都是類似的體系,他們要用肯定也是用直徑為1的輪子,直接拿過來就可以。
一個下午過去。
許秋找到了華人研究者YangYang課題組的一篇文章,里面涉及到氧化鋅薄膜的低溫法制備工藝。
YangYang是現(xiàn)在有機(jī)光伏領(lǐng)域的頂尖大佬之一,他們課題組的文章參考價值還是比較高的。
這是一種只需要80攝氏度退火的“低溫”方法:首先完成前驅(qū)體溶液配制,用到的溶劑是甲醇,接著需要過夜攪拌進(jìn)行反應(yīng),最后旋涂、80攝氏度熱退火即可。
有機(jī)光伏器件中用到的氧化鋅傳輸層薄膜,實際上是由一個個粒徑相對均勻的氧化鋅納米顆粒堆疊而成的,表觀上是二維的納米薄膜,其實本質(zhì)上是零維的納米顆粒。
而溶膠凝膠法是先用氧化鋅前驅(qū)體溶液得到溶膠、再將其轉(zhuǎn)換為凝膠,最后高溫將凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸\的納米顆粒,在最后一步轉(zhuǎn)化過程需要高溫。
看到“過夜攪拌反應(yīng)”這一步,結(jié)合“低溫”退火這個條件,許秋推測YangYang他們采用的方法,并非是組里常用的溶膠凝膠法。
可能是直接制備得到氧化鋅納米顆粒的溶液,這樣旋涂的時候得到就直接是納米顆粒,因而最后不需要高溫退火去把凝膠轉(zhuǎn)化為氧化鋅納米薄膜,只需要用相對的“低溫”把溶劑揮發(fā)掉即可,甲醇的沸點只有64.7攝氏度,采用80攝氏度的熱退火溫度便足夠了。
許秋在模擬實驗室中,采用非疊層的普通標(biāo)樣體系,包括PCE10:PCBM、J2:ITIC等進(jìn)行實驗,探索三種優(yōu)化傳輸層的手段對器件性能的影響。
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