近日，中国计量大学光学与电子科技学院舒海波教授团队在国际顶级学术期刊Angewandte Chemie International Edition（中科院一区top期刊，IF=16.9）发表题为《Electro‐responsive Tri‐state Switch in Supramolecular Circuits》的研究论文，我校为第一通讯单位，光学与电子科技学院青年教师谭敏作为论文的第一作者。

利用分子作为功能单元构筑电子元器件，有望推动未来高性能电子器件向极限尺寸演进，进而引领下一代信息技术革命。分子开关作为电路中的核心元件，能够在不同的导电状态之间进行切换。然而，大多数分子开关通常只能在“开”(1) 和“关”(0) 两种状态间切换，信息承载维度受限，已成为制约在分子水平上实现复杂逻辑运算、超高密度数据存储的瓶颈。为了构建具有原位逻辑操作、非易失性存储和信号传导协同功能的功能性分子电路，亟需开发具有多稳态、高开关比以及可精确电控能力的分子开关。这些性能指标将决定分子电子器件在可编程逻辑阵列、多维存储和功能集成化电路中的应用前景。基于此，研究团队利用扫描隧道显微镜裂结 (STM-BJ) 技术构筑了超分子电路中的电响应三态开关，突破了二元限制，实现了更丰富的逻辑编码，其完全由偏置电压控制。随外加偏压的不断增加，对苯二胺 (PPD) 分子稳定地呈现出三种清晰且稳定的状态——高电导态 (GH)、中电导态 (GM)、低电导态 (GL)，开关比 (GH/GL) 高达~1250。闪烁噪声分析进一步验证了超分子结的形成；DFT计算揭示了其内在机制：外加电场不仅调控了PPD分子的偶极矩大小及取向，还显著影响了其静电势分布，分子正负电荷区域之间的势梯度明显增强，进一步强化了分子间的静电吸引。这种协同效应降低了分子聚集的能垒，驱动了稳定二聚体和三聚体结构的形成。该研究成果不仅为构建信息密度更高、能耗更低的可编程分子电路奠定了基础，也为发展分子尺度的三值逻辑器件及类脑多值存储系统提供了新的解决方案。

该研究由中国计量大学和南开大学联合完成，项目获得国家自然科学基金、天津市自然科学基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202511115