图1 | 碳碳双键的两种不同异构体
以靛蓝分子光开关（图2）为例，在受到光激发之前，分子处于稳定的E状态（稳态）；受到红光照射后，分子转变为Z状态（介稳态）；移除光源后，处于Z状态的分子光开关经历异构化过程，回到稳定的E状态。这一异构化过程又被称为“热弛豫”（thermal relaxation）。热弛豫过程的快慢是分子光开关的一项重要性能，决定了其应用场景。例如，热驰豫时间长的分子光开关可被用作数据存储材料，而热驰豫时间极短的分子光开关可被用作信号传递介质。
图2 | 靛蓝分子光开关
化学修饰、引入取代基团是调控热驰豫速率的常见方法。取代基既可以改变分子的电子结构，又可以引入额外的分子内氢键，因此能有效地调整光开关的热弛豫时间。然而，这类方法存在一定的局限性，包括合成步骤繁琐、调控精度有限、同一个化学基团只对应单一的速率等。
通过进一步的实验和理论计算分析，研究人员发现，这种由阳离子所带来的影响，是由于金属阳离子和靛蓝分子之间的非共价相互作用（图4），稳定了Z状态（介稳态）的结构，使其异构化的速率变慢而导致的。基于上述结论，研究者们设想，类似的手段也可以被推广到其它类型的分子光开关上：通过添加小分子或离子，与光开关主体形成非共价相互作用，进而稳定处于介稳态的分子，实现对其热弛豫速率的调控。
图4 | 阳离子与靛蓝分子间的非共价相互作用
乔博课题组所发展的这一方法的优势在于，在不改变分子光开关自身结构的基础上，实现了对其热弛豫速率的调控，使得分子光开关可以继续保留其原有的功能和性质。沈振楠在谈及这一成果时说：“如果将分子光开关比作计时器，那么传统方法类似于为每一个计时时长，专门打造一个计时器，而我们的新方法则相当于为计时器上弦，使其可以适应不同的计时时长。”