派瑞工程师黄宝贵正通过实验室自主研发的精密科学仪器做实验。（厦门日报记者 张奇辉 摄）

目前，半导体领域绝大多数的光电子器件都以硅基为材料，但硅基器件的小型化正逐步逼近其物理极限。如何实现器件进一步缩小？能够尝试的另一条路线，就是看单个分子是否也能具备硅基半导体器件的特性。

十多年来，嘉庚创新实验室副主任、厦门大学教授洪文晶带领研发团队做了一件事——他们自主研发的单分子电子学科学仪器，能“抓住”单个分子，对单分子的电学特性进行表征，评估其未来作为集成电路基本器件单元的可能性。

2019年底，第一代单分子电子学科学仪器产品在嘉庚创新实验室问世，这也是国际上第一台能够在不同科研实验室实现单分子尺度半导体器件电子学特性精准表征的科学仪器产品。如今，由洪文晶领衔的派瑞未来（厦门）科技有限公司（以下简称“派瑞”）研发团队，正在努力使其走向越来越广阔的市场。

自主研发 国际首台单分子电子学精密测量仪器

采用分子来构筑电子器件，是未来半导体器件小型化的潜在技术路径之一。对科研人员而言，单分子电子学仪器是他们开展前沿研究的“眼睛”，它既可以评估单个分子是否适合做晶体管、忆阻器，也可以用来实现高灵敏度医学检测和环境传感器测试等。

近日，记者走进派瑞实验室，见到了这台目前已经在国际上50多个实验室广泛使用的精密科学仪器。派瑞的工程师黄宝贵正通过智能控制系统，控制金针尖在溶液中不断上下运动，从而获得分子不同构型演化过程的电导信号。

“这个控制系统结合了纳米级精度的位移和飞安级微电流检测技术，仪器的电流测量模块核心指标达到国际领先水平的高灵敏度——皮安，特定条件下甚至能达到飞安级。”黄宝贵介绍，在嘉庚创新实验室的支持下，洪文晶教授带领研发团队自研了这款定制化控制器，实现了单分子电子学测量仪器的全部件自主研发。

相较于商业化通用控制器，派瑞团队自研的控制器将硬件成本降低了80%以上。同时，通过设计优化了内部空间布局，实现硬件的模块化设计，大幅提升了仪器的稳定性和市场竞争力。

单分子电子学是化学、化工、材料与集成电路交叉的学科，“相对于常规半导体器件，单分子电子学研究的主要挑战在于：分子仅有亚五纳米的尺寸，给器件制备与表征带来的巨大挑战。”洪文晶说，因此，研究一开始以“测得准”为首要目标，聚焦于如何在数个纳米的尺度实现单分子电导的精准表征。

这项研究推动了微尺度科学研究的发展，也成为半导体电子器件小型化和大规模集成的希望。近年来，单分子电子学精密测量仪器历经多次系统升级与功能迭代，经由派瑞实现产业化走向市场。

持续迭代产品 提升用户口碑与黏性

从2019年第一台样机的问世，到2021年派瑞成立，再到如今仪器实现产业化、不断拓展应用领域，其中的经历在派瑞董事长吴文峰看来，像是“打怪升级”般持续奋斗。

“这台仪器能做什么？能给仪器用户和科研单位带来什么？除此之外，我们还能给这个领域带来什么？这是我们将其推向市场过程中不断思考的问题。”吴文峰说，要将产品推向广阔的市场，就必须在应用中持续完善性能、提升品质，为更多的基础研究提供支撑，更应该为这一领域的繁荣发展做出贡献。

“一开始，运营团队对仪器本身不甚了解，通过深入市场摸爬滚打收集到一些信息，才真正了解到市场需要的是什么样的仪器。”吴文峰说，在走访过许多科研院校、参加相关行业展会之后，企业意识到，仅仅有好的产品还不够，瞄准客户需求，持续开展技术研发与售后服务，才是真正推动实验室仪器研发走向市场、形成新质生产力的关键。

因此，派瑞在拓展客户的同时，紧贴市场需求，持续迭代产品，并通过良好的服务提升用户口碑和黏性。2021年底，派瑞的产品走进诺贝尔化学奖获得者、美国西北大学Fraser Stoddart教授的实验室，迎来发展的里程碑。

眼下，派瑞的单分子电学表征实验还将走进大学本科教育的化学课堂。基于派瑞科学仪器设计的单分子电学表征实验课程，入选教育部基础学科系列“101”计划化学领域的化学测量学实验部分。

为单分子电子学领域研究拓宽道路

单分子电子学曾是一个非常“小众”的研究领域，派瑞成立之时，在全国范围内做单分子电子学研究的仅有十多个课题组。

“我们希望与这个领域共同成长，因此在研发和市场开拓之外做了一系列的事。”派瑞单分子科研交流中心负责人赖奕霖介绍说，他们努力推动单分子电子学领域的学术交流，包括支持领域内的专家学者每年举办行业交流会议、学术论坛和暑期培训班等。

派瑞团队的付出获得了回报。吴文峰介绍，三年时间里，通过国产仪器研制降低仪器门槛，以及对领域学术活动的参与和支持，让单分子电子学研究领域从原来的十多个课题组，已经发展到现在超过一百个课题组，其中大部分的实验课题组都使用了派瑞研制的精密科学仪器。

国内外多个课题组也先后与嘉庚创新实验室和派瑞展开合作，利用派瑞所研制的科学仪器做科研攻关，在顶尖期刊上发表了多项高影响力研究论文成果，并在论文中致谢派瑞仪器产品对科研工作的支持，派瑞由此打响知名度。

除了科研应用，派瑞还将产品拓展至医疗健康、半导体器件检测等工业应用领域，通过“企业出题、实验室解题、共同破题”协同攻关的模式，将产业界所遇到的技术挑战带回实验室，通过合作研发，让仪器在产业服务中发挥更大作用。他们与中南大学湘雅三医院合作，基于仪器产品开发了一种检测谷胱甘肽分子间相互作用的表征新方法，也与多家医院合作，在疾病的早期诊断方向开展积极探索。

“我们希望通过从高校到产业的全链条协作，努力打好自主研究平台和国产科技仪器设备攻坚战。”吴文峰表示，派瑞将持续练好内功，拓展仪器在科研和产业领域的应用，向“精密科学仪器细分领域领军企业”的目标迈进。

（厦门日报记者 吴君宁 通讯员 杨国宁 黄亚男）

关键词:科学仪器 派瑞 精密测量仪器

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来 源：厦门日报

编辑：清风

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