C_(60)超原子近自由电子能带

作     者：崔兴霞 苑青 娄灿灿 李亚菲 丰敏 Xingxia Cui;Qing Yuan;Cancan Lou;Yafei Li;Min Feng

作者机构：武汉大学物理科学与技术学院人工微纳结构教育部重点实验室武汉430072 武汉大学高等研究院武汉430072 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2024年第69卷第10期

页      面：1327-1342页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070203[理学-原子与分子物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(11574364,11774267) 国家重点研发计划(2017YFA0303500,2018YFA0305802) 中国科学院战略性先导科技专项(B类)(XDB30000000)资助 

主　　题：C_(60) 范德华间距 超原子分子轨道 类共价准键 近自由电子能带 载流子迁移率 

摘      要：从传统观念理解,有机分子及其固体的光电特性主要由前线轨道及其相互作用决定.本文以C_(60)为例,展示新的分子轨道和相互作用及其在有机半导体中产生的类金属近自由电子能带.一类是C_(60)超原子分子轨道:超原子分子轨道广泛存在于具有中空结构的体系,如层状、管状、笼状结构甚至芳香性分子中.其波函数模的平方在空间上非常弥散,因此在范德华固体中也能杂化生成近自由电子能带.另一类是C_(60)类共价准键相互作用:在黑磷表面被压缩的C_(60)单层中,C_(60)像超原子一样通过被基底模板化的π-π堆叠类共价准键相互作用,生成近自由电子能带.同传统观点相比,前者是利用能量更高、空间更扩展的镜像态在较远距离下生成近自由电子能带;而后者则是通过能量更低、更束缚的前线分子轨道在更短的距离中获得.两者均体现了以整个分子为超原子来相互作用的超原子材料制造思想.基于这一思想,有望构筑具有超高载流子迁移率的新型范德华有机半导体.