国家纳米科学中心鄢勇研究员团队与西北工业大学李铁虎教授、韩国蔚山科技大学（UNIST）Bartosz Grzybowski教授等人合作，通过器件结构的进一步创新，设计并构筑了一种五电极结构的金属纳米颗粒薄膜晶体管。五电极结构中三个门电极高度对称以降低漏电流，采用碳材料电极以实现显著的电荷浓度梯度分布。晶体管的输出曲线与转移曲线表明门电压可以有效地调制源漏电极之间的输出，然而，这种调制现象在不带电的纳米颗粒薄膜中未能观测到。同时，器件的性能可以通过降低沟道尺寸得到优化，在65 μm线宽下，晶体管的开关比达到400左右。另外，我们通过监测可迁移的对离子的浓度分布（EDS）与纳米颗粒薄膜的表面电势（KFM），结合理论模拟（能斯特-普朗克方程与泊松方程），重现了所有的实验结果。重要的是，基于该晶体管可以构筑非门，结合纳米颗粒二极管与电阻，实现了与门、或门、与非门以及或非门等基本逻辑，集成实现了全金属纳米颗粒半加器的逻辑输出。最后需要指出的是，有别于半导体晶体管，金属纳米颗粒器件能够抵抗高电压静电（10 kV）的损伤。相关研究成果以“Transistors and logic circuits based on metal nanoparticles and ionic gradients”为题发表在Nature Electronics 上。