近日，我校机电工程学院杨超副教授团队与中国科学院国家纳米科学中心张礼智研究员等合作，在分子忆阻器与分子电子器件研究领域取得新进展。相关研究成果以“Phthalocyanine-based molecular memristor consisting of a tin-bridged heterojunctions”为题，发表于国际权威期刊《Applied Physics Letters》（APL），并被期刊编辑选入Featured Article（亮点文章）。该论文第一完成单位为武夷学院，杨超为第一作者，肖欣、汤长城、郭波、郝宽荣为共同作者，杨超和张礼智为论文共同通讯作者。

分子忆阻器具有尺寸小、结构可调、功耗低和信息存储密度高等特点，在分子电子学、纳米信息器件和新型存储器件等领域具有重要应用潜力。现有分子忆阻器通常依赖化学键断裂与重构、氧化还原反应、离子迁移或导电细丝形成等机制实现电阻状态转换。如何利用更加简单、清晰且具有低能耗潜力的物理机制实现分子器件的电阻调控，是分子电子学领域的重要研究方向。

本研究基于锡酞菁（SnPc）分子的双稳态构型，设计了一种由铜电极、SnPc 分子和石墨烯组成的垂直范德华异质结分子忆阻器。SnPc 分子的中心锡离子可以位于酞菁分子平面的上方或下方，形成 Sn-up 和 Sn-down 两种稳定构型。研究团队通过第一性原理计算和量子输运模拟，分析了两种构型的电子结构、界面势垒和电荷输运性质。研究结果表明，在 Sn-up 构型中，SnPc 分子与电极之间主要通过层间范德华相互作用连接，电子跨越界面时需要克服较大的隧穿势垒，体系表现为高电阻状态。在 Sn-down 构型中，中心 Sn 离子可以与铜电极形成有效的导电桥接通道，从而降低界面隧穿势垒并增强跨平面电荷输运。仅通过改变一个中心 Sn 离子的空间位置，即可实现分子结电阻状态的明显调控。在一定偏压范围内，器件的电阻开关比最高可达到约24。

与许多依赖化学键重构、氧化还原反应、离子迁移或导电细丝形成的分子忆阻器不同，该研究提出的器件主要通过改变单个中心Sn 离子的位置实现电阻调控，具有物理机制清晰、结构单元简单和潜在能耗较低等特点。该设计为基于分子构型双稳态的新型忆阻器和低功耗分子电子器件提供了新的研究思路。

该研究成果体现了我校在第一性原理计算、分子电子器件和纳米功能材料研究方面的科研实力，对发展新型分子存储器件和低功耗信息功能器件具有一定的理论意义和应用参考价值。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0340049