近日，物理与电子工程学院、新疆发光矿物与光功能材料重点实验室向梅、布玛丽亚·阿布力米提教授团队在国际学术期刊《Open Physics》（JCR Q2，IF:1.8）上发表了题为 “Anisotropic dissociation and spectral response of 1-Bromo-4-chlorobenzene under static directional electric fields” 的学术论文。该论文的通讯作者为向梅和布玛丽亚·阿布力米提教授，第一作者为硕士研究生马浩然，新疆师范大学为第一完成单位。
该研究采用密度泛函理论（DFT）方法，在B3LYP/6-311G(d,p) 计算水平下，对1-溴-4-氯苯进行了系统研究（图1）。通过在分子X轴方向（即C-Br键方向）施加强度为 -0.025～0.025 a.u. 的外加静电场，考察了分子结构、电子性质、光谱特征以及键解离行为随电场变化的响应规律。
图1 1-溴-4-氯苯分子结构示意图
结果表明，外加电场能够显著调控1-溴-4-氯苯分子结构、电子性质和降解行为。研究发现，随着电场强度的变化，C-Br键逐渐伸长而C-Cl键逐渐缩短，表明电场能够改变分子内电子分布和键强度；同时，分子的总能量呈现先升高后降低的趋势，偶极矩先减小后增大，HOMO-LUMO能隙则先增大后减小，能隙缩小使电子更易激发，从而增强分子的化学反应活性。光谱分析表明，正向电场使C-Br键振动峰发生红移、C-Cl键振动峰发生蓝移，并导致前9个激发态吸收波长整体红移、激发能降低。更重要的是，势能面扫描结果显示（图2），负向电场有利于促进C-Cl键断裂，而正向电场则能够降低C-Br键的解离势垒，实现对特定化学键的选择性断裂。进一步采用CAM-B3LYP泛函和def2-TZVP基组进行交叉验证后发现，不同计算方法得到的核心规律高度一致，证明了研究结论的可靠性。该研究表明，外加电场无需额外化学试剂或催化剂即可实现对污染物降解过程的精准调控，为卤代芳烃类持久性有机污染物的绿色、高效降解提供了新的理论依据和研究思路。
图2 1-溴-4-氯苯分子在正负向电场下的C-Br和C-Cl键的势能曲线
本研究获得新疆自然科学基金面上项目（项目编号：2023D01A40）、新疆高校科研计划项目（项目编号：XJEDU2023J030）、国家自然科学基金（项目编号：22363011）、新疆天山青年人才培养计划（项目编号：2024TSYCCX0064）以及中国科学技术大学-新疆师范大学对口合作发展联合基金（项目编号：XJNULH2503）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1515/phys-2025-0250
