“和我去一趟领用处,测试TEM需要用到铜网,用来放置样品薄膜的。”
……
领用完,返回实验室。
一盒铜网250块,50个装,平均一个5块钱。
许秋用镊子夹起一个铜网查看。
圆形的铜网,直径大概4毫米,非常小巧,而且很轻薄,稍微一用力就会弯曲。
陈婉清开始介绍操作,与系统影像中的基本一致。
先在干净的玻璃片上旋涂一层厚厚的PEDOT,然后再旋涂一层有效层。
PEDOT要涂的比平常制备器件时的更厚。
接着将玻璃片浸泡到水中。
PEDOT是水溶性的,泡在水中,就会溶解。
上面的有效层不溶于水,当中间层PEDOT溶于水后,有效层薄膜就会与下面的基片分离。
因为薄膜的密度小于水的密度,它就会漂浮在水面上。
大部分的薄膜会蜷缩在一起,有少部分薄膜可以伸展开来,浮在水面上。
最后,用TEM专用的铜网收集伸展开来的薄膜,得到单层薄膜样品。
“学姐,这是你自己想出来的方法吗?”
“当然……不是了,这是我和TEM测试老师那边学来的。”
果然不出所料啊。
……
今天韩嘉莹没来,许秋没有小弟帮忙,只能亲力亲为。
先用低转速旋涂PEDOT,再正常旋涂有效层。
陈婉清取出几个一次性PE杯,将杯子拦腰剪开,留下浅浅的底部,然后每个杯子中加入一半容积的去离子水。
因为TEM测试的是给体/受体共混薄膜的形貌,不需要测试单独聚合物薄膜的样品,所以样品数量不多,只有八个样品。
为了防止意外,每种还是要多做一个备份,因此一共要准备十六个样品。
像TEM这样的设备,测试费用还是比较贵的,有的是按照测试时长算钱,也有的是按照样品个数。
化学系的这台是按照样品测试时长计算的。
学校里内部的测试价格相对较低,要是再外面专门的测试中心进行测试,可能三四个样品就要几千块的测试费。
因此,一般导师都是在学生在确定能出成果,或者其他必须测试的情况下,才会允许他们测TEM。
除非是那种科研经费多的花不完的课题组,那就另当别论。
……
许秋将一片片玻璃基片正面朝上,小心放入PE杯中,然后在PE杯外侧用记号笔做好标记。
基片入水后,很快有了变化。
薄膜的边角处最先遇到水,朝上翻卷了起来。
过了一分钟,大多数的薄膜都已经脱离了基片,飘在水面上。
但是最大的那块薄膜,蜷缩在了一起。
许秋用尖头镊子挑动蜷缩的薄膜。
要是能把薄膜挑平,那自然皆大欢喜。
如若不能挑平,也没有关系。
因为挑动过程中会产生薄膜碎片,如果碎片是平整的话,也可以收集。
整张薄膜的面积在5平方厘米以上,许秋只需要取其中的百分之一便足矣。
当然,理论上是这样的。
实际操作中,难免会出现各种意外。
比如,薄膜怎么挑都挑不平,做好样品的铜网没夹住掉了,收集了样品发现不是一层薄膜。
间间断断,许秋和陈婉清总共花费了三四个小时,才完成了全部样品。
最后,两人将带有样品的铜网收集到一次性离心管中。
保持离心管的盖子打开,放置一晚上,使铜网上的水分完全挥发,才能用于测试。
第一百二十一章 独特的纤维状结构
第二天早上,许秋和陈婉清两人带着样品,前往老化学楼。
进入房间,就能看到一台仪器摆在正中央,想必就是透射电子显微镜TEM了。
从外观上来看,这台TEM和材一的扫描电子显微镜差不太多,都是一大坨的金属,外加上一台操作电脑。
从原理上来讲,TEM和光学显微镜差不多,只不过一个是用电子成像,一个是用光成像。
像TEM这种价格在七八位数的精密仪器,是由专门的老师负责测试的。
见到二人,测试员说道:
“是网上预约的对吧,什么样品?”
“聚合物薄膜,已经做好在铜网上了。”
说完,陈婉清将一号样品取出。
测试员用镊子夹起样品铜网看了眼,说道:
“这种样品的话,可以直接测试。”
他将铜网装在一个棍状的样品托中,然后把样品托放入TEM仪器中。
操作控制台,加液氮冷却,抽真空。
几分钟后,真空度达标,开始测试。
屏幕上实时显示着图像,最开始的放大倍数并不大。
测试员操作摇杆,移动镜头,将视野移动到铜网上,可以观察到网格状。
再次移动镜头,找到铜网上的有效层薄膜。
最后,他挑了一块平整的地方。
“拍这里?”
“好。”
得到指令,测试员开始放大图像。
许秋看到屏幕上的比例尺从1微米到500纳米,再到200纳米,最后缩小到5纳米。
测试员每放大一次图像,便拍一两张照片。
拍完一组照片后,他又将图像重新缩小至初始状态,换了另一处平整的薄膜。
再次重复一遍,又得到一组照片。
“换样品吗?”
“好。”
这个一号样品是学姐的体系。
拍出来的TEM图像,就和当年黑白电视没信号时的雪花图案差不多。
其实,有机光伏中,大多数有效层的TEM的图像都是这样的,主要是因为聚合物给体材料的弱结晶性。
它在共混薄膜中与受体材料PCBM混合的很均匀,没有大的结晶区域。
拿到这样的结果也不算意外。
一到三号都是学姐的样品,得到的图像都大同小异。
许秋比较期待基于他的体系的TEM图像,会不会有所不同呢?
陈婉清本来打算拿四号样品的,却被他制止了,换上了七号样品,打算先测这个。
七号样品是P2FBT4T-2OD:PC[70]BM,也就是基于目前最优体系的有效层薄膜,效率能上10%的那个。
装样品、加液氮冷却、抽真空、等待。
测试员开始测试。
同样也是拍了两组图像。
得到的TEM图案,和学姐的样品图案完全不同。
图案非常漂亮,不再是雪花状。
而是出现了纤维状的图案,一条条纤维,长度有几十纳米,宽度则有几纳米到十几纳米。
大概率是有着高结晶性的P2FBT4T-2OD分子形成的聚集相,可以归因为聚合物给体的高结晶性。
这和之前差示扫描量热分析DSC的结果吻合。
假如之后光源GIWAXS的结果也能表明其具有高结晶性,数据的一致性就非常好。
之后,又测试了剩余的四组样品,均表现出与七号样品类似的纤维状结构。
测试非常顺利,之前准备的八个备用样品没有派上用场。
……
离开TEM测试房间。
“学姐,我有个问题。”许秋道:
“首先声明,我不是针对你,而是在说一个普遍现象。”
“说说看呗。”
听到他冷不丁冒出这么一句话,陈婉清也是有些好奇。
“像学姐样品拍出来的TEM图像,和其他人文献中也没多少区别,”许秋道:
“把它们放在一起根本分辨不出,哪张图片对应哪个体系,既然这样,为什么人们还都要拍TEM,而且都还把它的图像放在正文中呢。”
“原来你想说这个,可能是早期TEM能看出一些信息,这个测试传统就延续下来了吧。”陈婉清道:
“你还得感谢这个测试传统,不然你也不会来测,就拿不到刚才拍的漂亮的TEM图案。”
“也是哦。”
正待离开老化学楼,陈婉清停下脚步,说道:
“我去看下测核磁的有没有开门吧,刚好也在这一栋楼,之前来预约,他们说设备故障,需要维修,现在估计已经修好了。”