派瑞工程師黃寶貴正通過實驗室自主研發的精密科學儀器做實驗。（廈門日報記者 張奇輝 攝）

目前，半導體領域絕大多數的光電子器件都以硅基為材料，但硅基器件的小型化正逐步逼近其物理極限。如何實現器件進一步縮小？能夠嘗試的另一條路線，就是看單個分子是否也能具備硅基半導體器件的特性。

十多年來，嘉庚創新實驗室副主任、廈門大學教授洪文晶帶領研發團隊做了一件事——他們自主研發的單分子電子學科學儀器，能“抓住”單個分子，對單分子的電學特性進行表征，評估其未來作為集成電路基本器件單元的可能性。

2019年底，第一代單分子電子學科學儀器產品在嘉庚創新實驗室問世，這也是國際上第一臺能夠在不同科研實驗室實現單分子尺度半導體器件電子學特性精準表征的科學儀器產品。如今，由洪文晶領銜的派瑞未來（廈門）科技有限公司（以下簡稱“派瑞”）研發團隊，正在努力使其走向越來越廣闊的市場。

自主研發 國際首臺單分子電子學精密測量儀器

采用分子來構筑電子器件，是未來半導體器件小型化的潛在技術路徑之一。對科研人員而言，單分子電子學儀器是他們開展前沿研究的“眼睛”，它既可以評估單個分子是否適合做晶體管、憶阻器，也可以用來實現高靈敏度醫學檢測和環境傳感器測試等。

近日，記者走進派瑞實驗室，見到了這臺目前已經在國際上50多個實驗室廣泛使用的精密科學儀器。派瑞的工程師黃寶貴正通過智能控制系統，控制金針尖在溶液中不斷上下運動，從而獲得分子不同構型演化過程的電導信號。

“這個控制系統結合了納米級精度的位移和飛安級微電流檢測技術，儀器的電流測量模塊核心指標達到國際領先水平的高靈敏度——皮安，特定條件下甚至能達到飛安級。”黃寶貴介紹，在嘉庚創新實驗室的支持下，洪文晶教授帶領研發團隊自研了這款定制化控制器，實現了單分子電子學測量儀器的全部件自主研發。

相較于商業化通用控制器，派瑞團隊自研的控制器將硬件成本降低了80%以上。同時，通過設計優化了內部空間布局，實現硬件的模塊化設計，大幅提升了儀器的穩定性和市場競爭力。

單分子電子學是化學、化工、材料與集成電路交叉的學科，“相對于常規半導體器件，單分子電子學研究的主要挑戰在于：分子僅有亞五納米的尺寸，給器件制備與表征帶來的巨大挑戰。”洪文晶說，因此，研究一開始以“測得準”為首要目標，聚焦于如何在數個納米的尺度實現單分子電導的精準表征。

這項研究推動了微尺度科學研究的發展，也成為半導體電子器件小型化和大規模集成的希望。近年來，單分子電子學精密測量儀器歷經多次系統升級與功能迭代，經由派瑞實現產業化走向市場。

持續迭代產品 提升用戶口碑與黏性

從2019年第一臺樣機的問世，到2021年派瑞成立，再到如今儀器實現產業化、不斷拓展應用領域，其中的經歷在派瑞董事長吳文峰看來，像是“打怪升級”般持續奮斗。

“這臺儀器能做什么？能給儀器用戶和科研單位帶來什么？除此之外，我們還能給這個領域帶來什么？這是我們將其推向市場過程中不斷思考的問題。”吳文峰說，要將產品推向廣闊的市場，就必須在應用中持續完善性能、提升品質，為更多的基礎研究提供支撐，更應該為這一領域的繁榮發展做出貢獻。

“一開始，運營團隊對儀器本身不甚了解，通過深入市場摸爬滾打收集到一些信息，才真正了解到市場需要的是什么樣的儀器。”吳文峰說，在走訪過許多科研院校、參加相關行業展會之后，企業意識到，僅僅有好的產品還不夠，瞄準客戶需求，持續開展技術研發與售后服務，才是真正推動實驗室儀器研發走向市場、形成新質生產力的關鍵。

因此，派瑞在拓展客戶的同時，緊貼市場需求，持續迭代產品，并通過良好的服務提升用戶口碑和黏性。2021年底，派瑞的產品走進諾貝爾化學獎獲得者、美國西北大學Fraser Stoddart教授的實驗室，迎來發展的里程碑。

眼下，派瑞的單分子電學表征實驗還將走進大學本科教育的化學課堂。基于派瑞科學儀器設計的單分子電學表征實驗課程，入選教育部基礎學科系列“101”計劃化學領域的化學測量學實驗部分。

為單分子電子學領域研究拓寬道路

單分子電子學曾是一個非常“小眾”的研究領域，派瑞成立之時，在全國范圍內做單分子電子學研究的僅有十多個課題組。