近日，国际知名物理化学期刊Journal of Chemical Physics在线发表了团队题为Gate-controlled two-stage Kondo effect in a metal-free polycyclic aromatic hydrocarbon diradical molecular switch: a DFT+NRG insight的研究成果。团队光学工程2022级硕士研究生袁志鸿、教师巩冠裴为论文共同第一作者，团队负责人熊永臣教授和周望怀副教授为论文的共同通讯作者。荆涛副教授、尚浩博士、华中师范大学金山教授等参与了该项研究。

       强关联效应在实现新型高性能、低功耗纳米电子器件中发挥着关键作用。本研究通过理论设计，构建了一种基于无金属多环芳烃双自由基的分子开关，该系统的核心物理机制由强电子间排斥作用主导。通过建立密度泛函理论与数值重整化群方法相结合的定制化模拟框架，并借助侧耦合双轨道安德森杂质模型，系统揭示了由多种近藤效应调控的量子输运规律。研究发现，当中心能级向上扫描时，在扩展的双阶段近藤效应窗口驱动下，低温区间的线性电导趋于达到酉极限值。随着侧边能级能量增加，体系呈现出从双阶段近藤效应向自旋-1/2近藤效应的量子相变，并形成稳定的全电导平台。此外，通过精确调控中心轨道与侧边轨道间的交换耦合，模拟了分子内二面角精确调控对输运特性的影响。结果表明，当分子从反铁磁态平滑过渡到铁磁态时，线性电导实现了从零到酉极限值的跨越式转变。

       这些发现为理解复杂多环芳烃体系的动力学和热力学性质提供了重要理论依据，对多环芳烃自由基分子器件的设计与功能化器件开发具有潜在应用价值。研究所采用的"第一性原理+模型计算"框架，为探索真实磁性纳米系统中的复杂近藤物理现象提供了十分有前景的研究范式。