派瑞工程師黃寶貴正通過實驗室自主研發(fā)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(lǐng)域絕大多數(shù)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(xiàn)器件進一步縮??？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(chuàng)新實驗室副主任、廈門大學教授洪文晶帶領(lǐng)研發(fā)團隊做了一件事——他們自主研發(fā)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(chǎn)品在嘉庚創(chuàng)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(xiàn)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(chǎn)品。如今，由洪文晶領(lǐng)銜的派瑞未來（廈門）科技有限公司（以下簡稱“派瑞”）研發(fā)團隊，正在努力使其走向越來越廣闊的市場。

自主研發(fā) 國際首臺單分子電子學精密測量儀器

采用分子來構(gòu)筑電子器件，是未來半導體器件小型化的潛在技術(shù)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(xiàn)高靈敏度醫(yī)學檢測和環(huán)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(jīng)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(tǒng)，控制金針尖在溶液中不斷上下運動，從而獲得分子不同構(gòu)型演化過程的電導信號。

“這個控制系統(tǒng)結(jié)合了納米級精度的位移和飛安級微電流檢測技術(shù)，儀器的電流測量模塊核心指標達到國際領(lǐng)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(chuàng)新實驗室的支持下，洪文晶教授帶領(lǐng)研發(fā)團隊自研了這款定制化控制器，實現(xiàn)了單分子電子學測量儀器的全部件自主研發(fā)。

相較于商業(yè)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(shè)計優(yōu)化了內(nèi)部空間布局，實現(xiàn)硬件的模塊化設(shè)計，大幅提升了儀器的穩(wěn)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(guī)半導體器件，單分子電子學研究的主要挑戰(zhàn)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(zhàn)?！焙槲木дf，因此，研究一開始以“測得準”為首要目標，聚焦于如何在數(shù)個納米的尺度實現(xiàn)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(fā)展，也成為半導體電子器件小型化和大規(guī)模集成的希望。近年來，單分子電子學精密測量儀器歷經(jīng)多次系統(tǒng)升級與功能迭代，經(jīng)由派瑞實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化走向市場。

持續(xù)迭代產(chǎn)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(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域，其中的經(jīng)歷在派瑞董事長吳文峰看來，像是“打怪升級”般持續(xù)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(lǐng)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?！眳俏姆逭f，要將產(chǎn)品推向廣闊的市場，就必須在應(yīng)用中持續(xù)完善性能、提升品質(zhì)，為更多的基礎(chǔ)研究提供支撐，更應(yīng)該為這一領(lǐng)域的繁榮發(fā)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(guān)行業(yè)展會之后，企業(yè)意識到，僅僅有好的產(chǎn)品還不夠，瞄準客戶需求，持續(xù)開展技術(shù)研發(fā)與售后服務(wù)，才是真正推動實驗室儀器研發(fā)走向市場、形成新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵。

因此，派瑞在拓展客戶的同時，緊貼市場需求，持續(xù)迭代產(chǎn)品，并通過良好的服務(wù)提升用戶口碑和黏性。2021年底，派瑞的產(chǎn)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(fā)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?；谂扇鹂茖W儀器設(shè)計的單分子電學表征實驗課程，入選教育部基礎(chǔ)學科系列“101”計劃化學領(lǐng)域的化學測量學實驗部分。

為單分子電子學領(lǐng)域研究拓寬道路

單分子電子學曾是一個非?！靶”姟钡难芯款I(lǐng)域，派瑞成立之時，在全國范圍內(nèi)做單分子電子學研究的僅有十多個課題組。