我校材料科学与工程学院、材料成形与模具技术全国重点实验室翟天佑教授和李渊教授牵头突破性实现超低能耗、高可靠性“分子晶体忆阻器”。2025年9月17日，该成果以题为“分子晶体忆阻器（Molecular Crystal Memristors）”的论文在《自然 ∙ 纳米技术》（Nature Nanotechnology）在线发表。我校博士生秦澜浩和关朋飞、硕士生邵解烦为论文共同第一作者，翟天佑教授、李渊教授为论文共同通讯作者。

忆阻器作为实现高效能存储与类脑计算的重要硬件载体，一直面临材料易劣化、器件稳定性差、循环寿命短等挑战。研发具备高可靠性、超高能效的新型忆阻材料与器件，成为突破“冯 · 诺依曼”架构发展瓶颈、推动计算技术革新的迫切需求。团队首创“分子晶体忆阻器”，提出一种全新材料范式，兼具性能与结构稳定性，有望在非冯 诺依曼架构的发展中发挥重要作用。

传统氧化物忆阻器与分子晶体忆阻器阻变机制对比

研究团队采用无机分子晶体作为器件阻变功能层材料，其独特的Sb₄O₆子笼结构通过范德华力连接，形成高度一致的分子间隙。该结构确保Ag⁺离子在晶体内部均匀迁移，有效降低开关随机性，提高器件一致性。器件典型切换能耗理论下限可达 26 zJ（当前忆阻器最低值），同时展现出10⁹次的卓越耐久性。同时，器件具有可重构的易失性与非易失性阻变行为，可适配从微米至纳米尺度的应用场景。研究团队已成功制备8英寸晶圆级规模的交叉阵列，充分体现其产业化潜力。将该忆阻器集成到单片CMOS芯片，实现“储备池计算（Reservoir Computing）”功能。在动态视觉识别任务中达到100%准确率，首次展示了分子晶体忆阻器在类脑计算系统中的实际应用潜力。

分子晶体忆阻器的晶圆级阵列及CMOS集成

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-025-02013-z