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调控富勒烯C60的谱特性：利用强外电场

DOI：10.1007/s10876-018-01486-4 期刊：Journal of Cluster Science 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 电场可通过影响富勒烯C60的振动模式和电子跃迁，改变其对不同波长光的吸收特性。采用B3LYP/6-31G*基组结合密度泛函理论，研究了强电场下富勒烯C60的红外光谱。随着外电场减弱，原本无声的Hg(1)、Ag(1)、Gu(2)、Hg(5)、Ag(2)、Hu(7)振动模式被激活。同时基于B3LYP/6-31G*基组，运用含时密度泛函理论研究了电场作用下富勒烯C60前十四个激发态的紫外-可见光谱、激发能、激发波长及振子强度。电场增强时，富勒烯C60的吸收峰出现并向长波区域移动，激发能相应降低而激发波长增加，理论上外电场可使富勒烯C60吸收1.01至2.31 eV的能量。能隙从2.74 eV急剧减小至1.38 eV，表明电场效应可在大范围内调控富勒烯C60的能隙。利用电场将富勒烯C60调制成新型储能材料具有可行性。
作者： Xiangyun Zhang，Yuzhu Liu，Xinyu Ma，Bumaliya Abulimiti
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究强外电场对富勒烯C60的红外与紫外-可见光谱、激发态及能隙的影响，旨在调控其特性以实现储能材料领域的潜在应用。

研究成果

外部电场显著改变了富勒烯C60的振动和电子特性，激活了原本沉默的振动模式，导致光谱红移，并将能隙从2.74电子伏特降至1.38电子伏特。这种可调性表明，通过电场控制其吸收特性，有望将富勒烯C60开发为新型储能材料。

研究不足

该研究基于计算方法并依赖理论模型，可能无法完全反映实际情况。所采用的电场上限（20 V/nm）已接近隧穿电离阈值，可能导致系统失稳，但此情况被视为极端案例且未影响整体趋势。所用基组与泛函（B3LYP/6-31G*）存在固有近似性，结果可能与实验观测值存在差异。

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