近日，365英国上市集团官网化学与分子工程学院费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心李洪祥教授课题组在Journal of the American Chemical Society上发表了题为“High-Performance Electrochemically Gated Single-Molecule Transistor Enabled by Interfacial Engineering”的研究论文。该研究通过精准的界面工程策略，成功构建出性能优异的单分子电化学晶体管（SMECT），为分子电子学器件的高性能化提供了新思路。

  单分子晶体管作为分子电子学的核心器件，其性能提升长期面临挑战，主要表现为开关比率不高、静态功耗较大。为解决这一难题，研究团队创新性地提出将窄带隙分子骨架与界面去耦合策略相融合的设计思路，通过精确调控分子导电轨道能级与电极费米能级的对齐、分子-电极界面的耦合强度，成功实现了晶体管栅控效率与开关性能的显著提升，为高性能分子电子器件的发展提供了新的分子设计范式。

  本研究以二酮吡咯并吡咯（DPP）为核心，构建了一系列供体-受体-供体（D-A-D）型窄带隙分子导线，并通过锚定基团工程实现了从强耦合（DPP-SH）、中等耦合（DPP-SMe）到弱耦合（DPP-C-SMe、DPP-C2-SMe）的系统调控。实验表明，引入亚甲基间隔的DPP-C-SMe分子在电化学栅控下表现出卓越性能：在1.0 V的栅压窗口内，其开关比高达204倍，亚阈值摆幅低至105 mV/dec，进一步接近室温下传统半导体器件的理论极限（60 mV/dec）。研究团队通过扫描隧道显微镜裂结技术、量子输运模拟及电化学表征手段，揭示了性能提升的微观机制：亚甲基间隔有效削弱了分子与电极的电子耦合，保留了分子本征的能级排列；而窄带隙结构则使分子在栅压调控下易于进入近共振输运区域，从而实现高效的栅控调制。

图片说明：DPP单分子电化学晶体管及其电导调控机制示意图

  该论文以365英国上市集团官网为唯一通讯单位，化学学院博士后王瑞为第一作者，李洪祥教授为通讯作者。研究工作得到了田禾院士的悉心指导，并获国家自然科学基金、上海市科学技术委员会及中央高校基本科研业务费等项目的支持。

  论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c12256（J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 4, 3987–3994）