358 科學的盡頭是神學?
更新時間:2021-01-27 作者:肥美的韭菜
我有科研輔助系統 358 科學的盡頭是神學?
周五，許秋帶著莫文琳，再次進行了IDIC樣品的激子結合能測試，測試方法和昨日的ITIC樣品一樣，低溫熒光發光實驗。 第二次測試，同樣是一次就成功，不過消耗的時間并沒有減少太多，從早上九點多開始，一直忙活到下午六點，終于拿到了結果。 結果表明，IDIC的激子結合能為112毫電子伏特，在數值上，與ITIC的117毫電子伏特相當。 基于這兩次的結果，加上之前進行的DFT模擬得到的HOMO/LUMO能級在分子上的分布圖，許秋大概有了一個猜想： “ADA非富勒烯受體材料低激子結合能的性質，或許是ADA這種分子結構所致。 在分子中產生的激子，正電荷會集中在D單元上，負電荷會集中在A單元上，從而導致正負電荷在分子內部便可以實現初步的拆分，降低使其完全拆分成自由電荷所需的能量，表觀現象即激子結合能較低。” 這個猜想要驗證的話，難度就比較大了。 想要直接證明幾乎不可能，只能通過大量測試不同ADA非富勒烯受體材料的激子結合能數據，進行佐證。 其中，一旦出現一個反例，這個猜想就會被推翻，或者需要修改表述、打補丁。 這也很正常。 畢竟科學的本質，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以及相對論分別進行補充，這些理論也共同構筑了近現代物理系大廈的基石。 當然，這些也都是現在的理論，或許未來還會被繼續推翻、完善。 畢竟人類都是肉眼凡胎，沒有X光眼，本身也沒辦法近光速運動，那么對于微觀、高速級別的東西，就很難說的準到底是什么樣子。 就算靠儀器測試，難道儀器顯示的數據就一定是真的嗎？ 進一步，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，因為想到最后，難免就會陷入無限循環的懷疑之中。 確實很多東西都無法被證明，也無法被證偽。 這或許也是外國科學家大多皈依宗教，而且還有人提出“科學的盡頭就是神學”的原因。 探索的越多，越接近認知的邊界，可能越覺得需要一個絕對的“造物主”來支撐這一切的存在。 周日，許秋開始著手另外一項激子擴散距離的測試。 這個測試的方法比較多，前幾天，他通過檢索文獻，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，來測試熒光信號的方法。 原因也很簡單，這個實驗操作，魏興思之前在漂亮國的時候就進行過，許秋直接復制了魏老師的技能，熟練度中規中矩吧，四階0，可能的原因是當時魏老師實操的次數不多，或者由于長時間不在一線進行實驗，熟練度不升反降。 但不管怎么說，哪怕只有二階三階的熟練度，相比于其他方法，都是強很多的，畢竟許秋有系統嘛，系統影像總比參考文獻上的文字說明要形象的多。 消耗若干積分后，許秋查看了五階100“HOPG法測試激子擴散距離”的實驗操作。 操作方法看起來并不難，只需要將樣品旋涂在HOPG上，然后測試不同厚度樣品的熒光信號，最后進行擬合即可。 實驗原理也比較簡單，光電材料在收到光照后產生的激子，一旦擴散到HOPG表面上，將有99以上的概率被淬滅，其中蘊含的能量以熱量的形式被釋放，而如果激子在擴散到HOPG表面之前就已經復合，那么將發出熒光信號。 換句話說，假如材料的激子擴散距離比較遠，比如在100納米以上，那么對10納米左右的樣品薄膜來說，熒光信號將幾乎為0，因為激子平均能擴散100納米，而薄膜只有10納米，在這個過程中，激子移動到邊界HOPG的位置的概率非常高，激子都被HOPG給“吃”了，自然無法產生熒光信號。 反之，如果激子擴散距離比較近，比如10納米，那么10納米左右的薄膜，自然是能夠產生熒光信號的，此時的熒光淬滅效率大約為50，也就是發光強度為正常強度的一半。 下午，許秋提前買好的HOPG，已經被快遞送到材一2樓的門房。 HOPG指的是熱解石墨是經高溫處理，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，可以通過實驗操作得到非常光滑的高導電率表面，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HOPG的鑲嵌角(馬賽克擴散角)的不同，可將其分為A、B、C三個等級。 A級的鑲嵌角最小，通常在0.5度左右，品質最好，也最接近單晶的性質，當然價格也最貴。 C級的鑲嵌角最大，通常在1.5度以上，品質最差，但價格最便宜。 B級的鑲嵌角介于A和C之間，通常在0.8度左右。 許秋在網上貨比三家，最終找了一家國內的HOPG廠家。 他們賣的最小的尺寸是長寬高10101毫米，也就是一平方厘米的面積，一毫米的高度。 這樣的規格，A級的就要2000塊，C級的只要700塊。 如果規格更大一些，比如長寬高20201毫米，A級的就要8000塊，當然C級的也要4000塊，如果是長寬高20202毫米的，價格就要上萬了。 當然，別看它規格小，買回來一小塊HOPG，就可以用幾十次、上百次，不然這玩意要是一次性的話，誰都用不起。 畢竟許秋測試一個體系的激子擴散距離，樣品就要準備十幾個。 感慨了一下科研圈的物價，許秋最終選擇了最小規格的C級HOPG，先用700塊的便宜貨試試水唄。 理論上，他現在進行的是普通的熒光測試，主要利用的就是石墨對激子的淬滅效應，對襯底的要求應該不似掃描隧道顯微鏡那么高。 許秋從門房取到快遞，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，開始拆快遞，里面有一個離心管，HOPG用紙包著放在內部。 拆開包裝紙，到手的HOPG和之前在網上看到的描述差不多，10101毫米的規格，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，或者早期手機里SD存儲卡。 不過，許秋知道這玩意就是高純度的碳。 石墨嘛，就是碳單質。 HOPG到手，接下來就是樣品制備。 不過，在旋涂樣品之前，需要對“厚厚”的HOPG表面進行剝離，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。 雖然這個方法相對比較安全，但許秋也沒有貿然在現實中進行嘗試，而是先到模擬實驗室中，用3M膠布試了一番。 剛開始的時候，會出現表面不平整，或者說倒刺的現象。 在反復嘗試多次后，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，因為如果有部分沒有被粘到，就會留在原來HOPG主體的表面上，形成倒刺。 經過剝離之后，膠布上就會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，聽起來比較“土”，沒那么高大上，不是很科研，但恰恰就是當初最早發現的石墨烯的制備方法。 2004年，大不列顛曼徹斯特大學物理學家安德烈·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，發現膠帶上粘上了一層薄薄的石墨片。 這本沒有什么新奇的，但他們突發奇想，拿著第二片膠帶去粘第一片膠帶上殘留的石墨薄片，此時兩片膠帶粘在了一起，然后再把兩片膠帶撕開，結果發現膠帶上殘留的石墨片變薄了。 這時候很多人會覺得無聊，不就是撕膠帶嘛，而這兩位教授發現石墨片變薄后，又拿著第三塊膠帶來粘第二塊膠帶上的石墨，再用第四膠帶來粘三片膠帶…… 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，很多科學家都在積極探索能夠生產更大規模和更高質量的石墨烯。 除了用膠帶粘以外，現在還有很多其它的石墨烯制備方法，如微機械剝離法、化學剝離法、化學氣相沉積法等。 而且，石墨烯令人驚嘆的材料性質，也引起了近十多年來大量科學家的廣泛研究。 最終，那兩位教授也因此獲得了2010年諾貝爾物理學獎。 請：m.shuquge 我有科研輔助系統 358 科學的盡頭是神學?
周五，許秋帶著莫文琳，再次進行了IDIC樣品的激子結合能測試，測試方法和昨日的ITIC樣品一樣，低溫熒光發光實驗。 第二次測試，同樣是一次就成功，不過消耗的時間并沒有減少太多，從早上九點多開始，一直忙活到下午六點，終于拿到了結果。 結果表明，IDIC的激子結合能為112毫電子伏特，在數值上，與ITIC的117毫電子伏特相當。 基于這兩次的結果，加上之前進行的DFT模擬得到的HOMO/LUMO能級在分子上的分布圖，許秋大概有了一個猜想： “ADA非富勒烯受體材料低激子結合能的性質，或許是ADA這種分子結構所致。 在分子中產生的激子，正電荷會集中在D單元上，負電荷會集中在A單元上，從而導致正負電荷在分子內部便可以實現初步的拆分，降低使其完全拆分成自由電荷所需的能量，表觀現象即激子結合能較低。” 這個猜想要驗證的話，難度就比較大了。 想要直接證明幾乎不可能，只能通過大量測試不同ADA非富勒烯受體材料的激子結合能數據，進行佐證。 其中，一旦出現一個反例，這個猜想就會被推翻，或者需要修改表述、打補丁。 這也很正常。 畢竟科學的本質，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以及相對論分別進行補充，這些理論也共同構筑了近現代物理系大廈的基石。 當然，這些也都是現在的理論，或許未來還會被繼續推翻、完善。 畢竟人類都是肉眼凡胎，沒有X光眼，本身也沒辦法近光速運動，那么對于微觀、高速級別的東西，就很難說的準到底是什么樣子。 就算靠儀器測試，難道儀器顯示的數據就一定是真的嗎？ 進一步，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，因為想到最后，難免就會陷入無限循環的懷疑之中。 確實很多東西都無法被證明，也無法被證偽。 這或許也是外國科學家大多皈依宗教，而且還有人提出“科學的盡頭就是神學”的原因。 探索的越多，越接近認知的邊界，可能越覺得需要一個絕對的“造物主”來支撐這一切的存在。 周日，許秋開始著手另外一項激子擴散距離的測試。 這個測試的方法比較多，前幾天，他通過檢索文獻，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，來測試熒光信號的方法。 原因也很簡單，這個實驗操作，魏興思之前在漂亮國的時候就進行過，許秋直接復制了魏老師的技能，熟練度中規中矩吧，四階0，可能的原因是當時魏老師實操的次數不多，或者由于長時間不在一線進行實驗，熟練度不升反降。 但不管怎么說，哪怕只有二階三階的熟練度，相比于其他方法，都是強很多的，畢竟許秋有系統嘛，系統影像總比參考文獻上的文字說明要形象的多。 消耗若干積分后，許秋查看了五階100“HOPG法測試激子擴散距離”的實驗操作。 操作方法看起來并不難，只需要將樣品旋涂在HOPG上，然后測試不同厚度樣品的熒光信號，最后進行擬合即可。 實驗原理也比較簡單，光電材料在收到光照后產生的激子，一旦擴散到HOPG表面上，將有99以上的概率被淬滅，其中蘊含的能量以熱量的形式被釋放，而如果激子在擴散到HOPG表面之前就已經復合，那么將發出熒光信號。 換句話說，假如材料的激子擴散距離比較遠，比如在100納米以上，那么對10納米左右的樣品薄膜來說，熒光信號將幾乎為0，因為激子平均能擴散100納米，而薄膜只有10納米，在這個過程中，激子移動到邊界HOPG的位置的概率非常高，激子都被HOPG給“吃”了，自然無法產生熒光信號。 反之，如果激子擴散距離比較近，比如10納米，那么10納米左右的薄膜，自然是能夠產生熒光信號的，此時的熒光淬滅效率大約為50，也就是發光強度為正常強度的一半。 下午，許秋提前買好的HOPG，已經被快遞送到材一2樓的門房。 HOPG指的是熱解石墨是經高溫處理，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，可以通過實驗操作得到非常光滑的高導電率表面，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HOPG的鑲嵌角(馬賽克擴散角)的不同，可將其分為A、B、C三個等級。 A級的鑲嵌角最小，通常在0.5度左右，品質最好，也最接近單晶的性質，當然價格也最貴。 C級的鑲嵌角最大，通常在1.5度以上，品質最差，但價格最便宜。 B級的鑲嵌角介于A和C之間，通常在0.8度左右。 許秋在網上貨比三家，最終找了一家國內的HOPG廠家。 他們賣的最小的尺寸是長寬高10101毫米，也就是一平方厘米的面積，一毫米的高度。 這樣的規格，A級的就要2000塊，C級的只要700塊。 如果規格更大一些，比如長寬高20201毫米，A級的就要8000塊，當然C級的也要4000塊，如果是長寬高20202毫米的，價格就要上萬了。 當然，別看它規格小，買回來一小塊HOPG，就可以用幾十次、上百次，不然這玩意要是一次性的話，誰都用不起。 畢竟許秋測試一個體系的激子擴散距離，樣品就要準備十幾個。 感慨了一下科研圈的物價，許秋最終選擇了最小規格的C級HOPG，先用700塊的便宜貨試試水唄。 理論上，他現在進行的是普通的熒光測試，主要利用的就是石墨對激子的淬滅效應，對襯底的要求應該不似掃描隧道顯微鏡那么高。 許秋從門房取到快遞，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，開始拆快遞，里面有一個離心管，HOPG用紙包著放在內部。 拆開包裝紙，到手的HOPG和之前在網上看到的描述差不多，10101毫米的規格，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，或者早期手機里SD存儲卡。 不過，許秋知道這玩意就是高純度的碳。 石墨嘛，就是碳單質。 HOPG到手，接下來就是樣品制備。 不過，在旋涂樣品之前，需要對“厚厚”的HOPG表面進行剝離，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。 雖然這個方法相對比較安全，但許秋也沒有貿然在現實中進行嘗試，而是先到模擬實驗室中，用3M膠布試了一番。 剛開始的時候，會出現表面不平整，或者說倒刺的現象。 在反復嘗試多次后，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，因為如果有部分沒有被粘到，就會留在原來HOPG主體的表面上，形成倒刺。 經過剝離之后，膠布上就會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，聽起來比較“土”，沒那么高大上，不是很科研，但恰恰就是當初最早發現的石墨烯的制備方法。 2004年，大不列顛曼徹斯特大學物理學家安德烈·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，發現膠帶上粘上了一層薄薄的石墨片。 這本沒有什么新奇的，但他們突發奇想，拿著第二片膠帶去粘第一片膠帶上殘留的石墨薄片，此時兩片膠帶粘在了一起，然后再把兩片膠帶撕開，結果發現膠帶上殘留的石墨片變薄了。 這時候很多人會覺得無聊，不就是撕膠帶嘛，而這兩位教授發現石墨片變薄后，又拿著第三塊膠帶來粘第二塊膠帶上的石墨，再用第四膠帶來粘三片膠帶…… 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，很多科學家都在積極探索能夠生產更大規模和更高質量的石墨烯。 除了用膠帶粘以外，現在還有很多其它的石墨烯制備方法，如微機械剝離法、化學剝離法、化學氣相沉積法等。 而且，石墨烯令人驚嘆的材料性質，也引起了近十多年來大量科學家的廣泛研究。 最終，那兩位教授也因此獲得了2010年諾貝爾物理學獎。 請：m.shuquge 我有科研輔助系統 358 科學的盡頭是神學?
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