我有科研輔助系統(tǒng) 358 科學(xué)的盡頭是神學(xué)?

周五，許秋帶著莫文琳，再次進(jìn)行了IDIC樣品的激子結(jié)合能測(cè)試，測(cè)試方法和昨日的ITIC樣品一樣，低溫?zé)晒獍l(fā)光實(shí)驗(yàn)。

第二次測(cè)試，同樣是一次就成功，不過(guò)消耗的時(shí)間并沒(méi)有減少太多，從早上九點(diǎn)多開(kāi)始，一直忙活到下午六點(diǎn)，終于拿到了結(jié)果。

結(jié)果表明，IDIC的激子結(jié)合能為112毫電子伏特，在數(shù)值上，與ITIC的117毫電子伏特相當(dāng)。

基于這兩次的結(jié)果，加上之前進(jìn)行的DFT模擬得到的HOMO/LUMO能級(jí)在分子上的分布圖，許秋大概有了一個(gè)猜想：

“ADA非富勒烯受體材料低激子結(jié)合能的性質(zhì)，或許是ADA這種分子結(jié)構(gòu)所致。

在分子中產(chǎn)生的激子，正電荷會(huì)集中在D單元上，負(fù)電荷會(huì)集中在A單元上，從而導(dǎo)致正負(fù)電荷在分子內(nèi)部便可以實(shí)現(xiàn)初步的拆分，降低使其完全拆分成自由電荷所需的能量，表觀現(xiàn)象即激子結(jié)合能較低?！?p/> 這個(gè)猜想要驗(yàn)證的話，難度就比較大了。

想要直接證明幾乎不可能，只能通過(guò)大量測(cè)試不同ADA非富勒烯受體材料的激子結(jié)合能數(shù)據(jù)，進(jìn)行佐證。

其中，一旦出現(xiàn)一個(gè)反例，這個(gè)猜想就會(huì)被推翻，或者需要修改表述、打補(bǔ)丁。

這也很正常。

畢竟科學(xué)的本質(zhì)，就是不斷的建立理論、推翻理論、完善理論嘛。

就像最初牛頓三大定律的建立一樣，在宏觀、低速世界是成立的。

但到微觀、高速世界就不成立了，因此后面就有了量子力學(xué)以及相對(duì)論分別進(jìn)行補(bǔ)充，這些理論也共同構(gòu)筑了近現(xiàn)代物理系大廈的基石。

當(dāng)然，這些也都是現(xiàn)在的理論，或許未來(lái)還會(huì)被繼續(xù)推翻、完善。

畢竟人類都是肉眼凡胎，沒(méi)有X光眼，本身也沒(méi)辦法近光速運(yùn)動(dòng)，那么對(duì)于微觀、高速級(jí)別的東西，就很難說(shuō)的準(zhǔn)到底是什么樣子。

就算靠?jī)x器測(cè)試，難道儀器顯示的數(shù)據(jù)就一定是真的嗎？

進(jìn)一步，我們直接觀察到的東西就一定是真的嗎？

這種事情不能深想，因?yàn)橄氲阶詈?，難免就會(huì)陷入無(wú)限循環(huán)的懷疑之中。

確實(shí)很多東西都無(wú)法被證明，也無(wú)法被證偽。

這或許也是外國(guó)科學(xué)家大多皈依宗教，而且還有人提出“科學(xué)的盡頭就是神學(xué)”的原因。

探索的越多，越接近認(rèn)知的邊界，可能越覺(jué)得需要一個(gè)絕對(duì)的“造物主”來(lái)支撐這一切的存在。

周日，許秋開(kāi)始著手另外一項(xiàng)激子擴(kuò)散距離的測(cè)試。

這個(gè)測(cè)試的方法比較多，前幾天，他通過(guò)檢索文獻(xiàn)，一共找到四種方法，最終選擇了采用高定向熱解石墨（HOPG）襯底，來(lái)測(cè)試熒光信號(hào)的方法。

原因也很簡(jiǎn)單，這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，魏興思之前在漂亮國(guó)的時(shí)候就進(jìn)行過(guò)，許秋直接復(fù)制了魏老師的技能，熟練度中規(guī)中矩吧，四階0，可能的原因是當(dāng)時(shí)魏老師實(shí)操的次數(shù)不多，或者由于長(zhǎng)時(shí)間不在一線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，熟練度不升反降。

但不管怎么說(shuō)，哪怕只有二階三階的熟練度，相比于其他方法，都是強(qiáng)很多的，畢竟許秋有系統(tǒng)嘛，系統(tǒng)影像總比參考文獻(xiàn)上的文字說(shuō)明要形象的多。

消耗若干積分后，許秋查看了五階100“HOPG法測(cè)試激子擴(kuò)散距離”的實(shí)驗(yàn)操作。

操作方法看起來(lái)并不難，只需要將樣品旋涂在HOPG上，然后測(cè)試不同厚度樣品的熒光信號(hào)，最后進(jìn)行擬合即可。

實(shí)驗(yàn)原理也比較簡(jiǎn)單，光電材料在收到光照后產(chǎn)生的激子，一旦擴(kuò)散到HOPG表面上，將有99以上的概率被淬滅，其中蘊(yùn)含的能量以熱量的形式被釋放，而如果激子在擴(kuò)散到HOPG表面之前就已經(jīng)復(fù)合，那么將發(fā)出熒光信號(hào)。

換句話說(shuō)，假如材料的激子擴(kuò)散距離比較遠(yuǎn)，比如在100納米以上，那么對(duì)10納米左右的樣品薄膜來(lái)說(shuō)，熒光信號(hào)將幾乎為0，因?yàn)榧ぷ悠骄軘U(kuò)散100納米，而薄膜只有10納米，在這個(gè)過(guò)程中，激子移動(dòng)到邊界HOPG的位置的概率非常高，激子都被HOPG給“吃”了，自然無(wú)法產(chǎn)生熒光信號(hào)。

反之，如果激子擴(kuò)散距離比較近，比如10納米，那么10納米左右的薄膜，自然是能夠產(chǎn)生熒光信號(hào)的，此時(shí)的熒光淬滅效率大約為50，也就是發(fā)光強(qiáng)度為正常強(qiáng)度的一半。

下午，許秋提前買(mǎi)好的HOPG，已經(jīng)被快遞送到材一2樓的門(mén)房。

HOPG指的是熱解石墨是經(jīng)高溫處理，性能接近單晶石墨的一種新型石墨。

顧名思義，這種這種石墨是高度取向的，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作得到非常光滑的高導(dǎo)電率表面，該表面可以在掃描隧道顯微鏡中檢查，或者用作其他正在研究的材料的襯底。

根據(jù)HOPG的鑲嵌角(馬賽克擴(kuò)散角)的不同，可將其分為A、B、C三個(gè)等級(jí)。

A級(jí)的鑲嵌角最小，通常在0.5度左右，品質(zhì)最好，也最接近單晶的性質(zhì)，當(dāng)然價(jià)格也最貴。

C級(jí)的鑲嵌角最大，通常在1.5度以上，品質(zhì)最差，但價(jià)格最便宜。

B級(jí)的鑲嵌角介于A和C之間，通常在0.8度左右。

許秋在網(wǎng)上貨比三家，最終找了一家國(guó)內(nèi)的HOPG廠家。

他們賣(mài)的最小的尺寸是長(zhǎng)寬高10101毫米，也就是一平方厘米的面積，一毫米的高度。

這樣的規(guī)格，A級(jí)的就要2000塊，C級(jí)的只要700塊。

如果規(guī)格更大一些，比如長(zhǎng)寬高20201毫米，A級(jí)的就要8000塊，當(dāng)然C級(jí)的也要4000塊，如果是長(zhǎng)寬高20202毫米的，價(jià)格就要上萬(wàn)了。

當(dāng)然，別看它規(guī)格小，買(mǎi)回來(lái)一小塊HOPG，就可以用幾十次、上百次，不然這玩意要是一次性的話，誰(shuí)都用不起。

畢竟許秋測(cè)試一個(gè)體系的激子擴(kuò)散距離，樣品就要準(zhǔn)備十幾個(gè)。

感慨了一下科研圈的物價(jià)，許秋最終選擇了最小規(guī)格的C級(jí)HOPG，先用700塊的便宜貨試試水唄。

理論上，他現(xiàn)在進(jìn)行的是普通的熒光測(cè)試，主要利用的就是石墨對(duì)激子的淬滅效應(yīng)，對(duì)襯底的要求應(yīng)該不似掃描隧道顯微鏡那么高。

許秋從門(mén)房取到快遞，看著快遞盒，隨口吐槽了一句，“這快遞盒好隨意，就是普通的小紙盒。”

隨后，他戴好一次性PE手套，開(kāi)始拆快遞，里面有一個(gè)離心管，HOPG用紙包著放在內(nèi)部。

拆開(kāi)包裝紙，到手的HOPG和之前在網(wǎng)上看到的描述差不多，10101毫米的規(guī)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的模樣很像是一枚芯片，或者早期手機(jī)里SD存儲(chǔ)卡。

不過(guò)，許秋知道這玩意就是高純度的碳。

石墨嘛，就是碳單質(zhì)。

HOPG到手，接下來(lái)就是樣品制備。

不過(guò)，在旋涂樣品之前，需要對(duì)“厚厚”的HOPG表面進(jìn)行剝離，得到具有新鮮的、具有光滑表面的襯底。

有一些非主流的方法，比如用鑷子直接剝離，這個(gè)難度就比較大了，很容易破壞HOPG表面。

比較主流的方法是用膠布直接粘在HOPG上面，然后再撕開(kāi)。

雖然這個(gè)方法相對(duì)比較安全，但許秋也沒(méi)有貿(mào)然在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行嘗試，而是先到模擬實(shí)驗(yàn)室中，用3M膠布試了一番。

剛開(kāi)始的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)表面不平整，或者說(shuō)倒刺的現(xiàn)象。

在反復(fù)嘗試多次后，許秋終于掌握了技巧。

那就是讓膠布按壓的盡量緊密、均勻一些，這樣得到光滑表面的概率比較大，因?yàn)槿绻胁糠譀](méi)有被粘到，就會(huì)留在原來(lái)HOPG主體的表面上，形成倒刺。

經(jīng)過(guò)剝離之后，膠布上就會(huì)有一層破碎的石墨片層，HOPG母體上則形成新鮮、光滑的表面。

這種用膠布粘的方法，聽(tīng)起來(lái)比較“土”，沒(méi)那么高大上，不是很科研，但恰恰就是當(dāng)初最早發(fā)現(xiàn)的石墨烯的制備方法。

2004年，大不列顛曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫兩位教授，用膠帶粘在石墨上，然后撕下來(lái)，發(fā)現(xiàn)膠帶上粘上了一層薄薄的石墨片。

這本沒(méi)有什么新奇的，但他們突發(fā)奇想，拿著第二片膠帶去粘第一片膠帶上殘留的石墨薄片，此時(shí)兩片膠帶粘在了一起，然后再把兩片膠帶撕開(kāi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膠帶上殘留的石墨片變薄了。

這時(shí)候很多人會(huì)覺(jué)得無(wú)聊，不就是撕膠帶嘛，而這兩位教授發(fā)現(xiàn)石墨片變薄后，又拿著第三塊膠帶來(lái)粘第二塊膠帶上的石墨，再用第四膠帶來(lái)粘三片膠帶……

就這樣一次又一次的粘膠帶，撕膠帶，最終他們得到了薄得不能再薄的微小的石墨片，它僅僅只有一層原子的厚度。

這就是單層的石墨，也被稱為石墨烯。

在單層石墨烯誕生以后，很多科學(xué)家都在積極探索能夠生產(chǎn)更大規(guī)模和更高質(zhì)量的石墨烯。

除了用膠帶粘以外，現(xiàn)在還有很多其它的石墨烯制備方法，如微機(jī)械剝離法、化學(xué)剝離法、化學(xué)氣相沉積法等。

而且，石墨烯令人驚嘆的材料性質(zhì)，也引起了近十多年來(lái)大量科學(xué)家的廣泛研究。

最終，那兩位教授也因此獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

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