在当前这个信息大爆炸的时代，大量数据不断产生、传输和接收。如何保证数据在传输过程中的机密性和完整性成为国家、机构和个人关心的首要问题，尤其是在处理国家机密、先进设备和核心技术等敏感信息方面展现出巨大的应用前景。然而，大多数数据加密都是基于软件程序实现的，从而增加了潜在被解密的可能性。因此，探索基于硬件的加密方法无疑是增强数据安全性的一条大有可为的途径。忆阻器具有强大的逻辑计算能力、更高的集成密度和极低的功耗，被认为是最有前途的下一代电子器件，有望实现类脑神经形态计算。然而，基于忆阻器的新兴电路器件的设计及其在非常规领域的潜在应用对于实现传统电子器件无法完成的一些任务具有重要意义。特别是考虑到忆阻器与传统CMOS电路兼容，因此被视为构建逻辑电路和设计物理加密器的最有前景的候选器件之一。

基于上述背景，西安交通大学前沿科学技术研究院邵金友教授和孙柏教授团队采用聚偏二氟乙烯（PVDF）掺杂生物材料木瓜皮（PP）和有机聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）异质结作为介电层，成功制备了具有Cu/PEDOT:PSS-PP:PVDF/Ti结构的忆阻器。通过调节电压偏置/扫描速率，成功实现了该器件在电阻开关、自整流效应和电容行为之间的相互切换。通过进一步拟合数据和模拟界面基团反应，该研究创新性地提出了一种由Fowler-Nordheim隧穿、配位反应和PEDOT:PSS孔洞去除所驱动的器件电荷传导模式。最后，基于所设计的忆阻器构造了常规逻辑门和加法器电路，并设计了完全基于加法器的硬件加密单元，从而实现了数据加密和图像重构。这项工作使忆阻器与逻辑电路兼容，拓宽了一条通往数据加密和信息安全的道路。

该研究成果以“基于生物/有机材料异质结的忆阻器用于逻辑门电路设计、数据加密和图像重建”（Biomaterial/organic heterojunction based memristor for logic gate circuit design, data encryption, and image reconstruction）为题发表于材料领域高水平期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials），影响因子19.0。西安交通大学前沿科学技术研究院邵金友教授和孙柏教授为论文的通讯作者，科研助理郜凯凯为论文第一作者。该项研究受到自然科学基金面上项目（52375575），以及学校青年拔尖科研启动经费（71211223010708）等研究基金的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202401132

邵金友教授主页链接：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/jyshao

孙柏教授主页连接：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/sun_bai