背著雙肩包，一頭長發利落地別在耳后，北京大學電子學院碳基電子學研究中心副研究員肖夢夢從北京風塵仆仆趕到武漢。這已經是她7月份第3次來武漢了。7月31日，肖夢夢跟武漢納為科技有限責任公司（簡稱：納為科技）董事長朱海峰探討下一代迭代產品，下午還要一起去見客戶。
肖夢夢
“以前一年來不了一次武漢，現在一個月來三次。”她笑著說。
13年前，肖夢夢剛讀博時選擇了碳納米管傳感器這個“冷門”方向。13年后，她的技術實現應用轉化。納為科技生產的水質監測產品遍布16個省份超200個點位，成果不僅榮獲湖北省科學技術進步獎二等獎，近日還摘得日內瓦國際發明展銀獎。目前，產品樣品已經發到國外測試，準備打開海外市場；企業新生產線預計明年8月投產……而她的目光，已經投向了更遠的地方。
展會“偶遇”，讓實驗室技術“長”進供水管網
2024年6月，湖南長沙，一場傳感器行業展會。
武漢納為科技的技術團隊在一款碳基傳感芯片前停了下來。這款芯片來自北京大學碳基電子學研究團隊孵化的湖南元芯傳感科技有限責任公司（簡稱：元芯傳感）。技術團隊負責人當場給朱海峰打電話：“朱總，我們找到了！”
當時，納為科技正在全球范圍內尋找能實現水質原位監測的技術方案，已經搜尋了半年多。而肖夢夢團隊研發的碳納米管傳感器正好符合他們的需求。
碳納米管有兩個優勢。第一是極小，直徑只有1到2納米，是頭發絲的十萬分之一，對外界電荷擾動極其敏感。第二是電子在里面跑得極快，大約是硅的100倍以上。“我們做傳感器，就是把這根細到看不見的管子變成能‘感知’萬物的工具。”肖夢夢說。
僅兩個月后，批量化樣品完成測試。2025年12月，元芯傳感正式成為納為科技戰略股東。從北大實驗室到武漢供水管網，一條產學研轉化鏈條被徹底激活。
朱海峰說：“我們幾乎沒在合作方式和知識產權上做過多的討論，一門心思先把產品做了出來。一群有志于服務水安全事業的科研團隊和企業，走到了一起。”
在納為科技展廳，墻上展示碳基傳感器的應用場景：從市政供水到排污口監測，從電廠循環水到醫藥、電池制造行業的超純水檢測，甚至包括醫院、數據中心、機場、校園的供水安全……“每一滴水都值得被精準守護”。
截至今年7月，納為科技的產品已進入全國16個省區市，從濟南泉水直飲工程到湖南千噸萬人水廠項目，再到廣州花都、內蒙古二連浩特、西藏當雄、海南?？?。不到兩年時間，碳基水傳感設備已部署到全國超過200個點位，在武漢及周邊地區服務近500萬人口。
13年沉淀，把“冷門”方向熬成國際領跑
2013年，肖夢夢開始讀博。碳納米管生化傳感器在當時是個“冷門”方向。“做碳基芯片的同行在追集成電路，做傳感器的同行在用成熟材料。碳管傳感器涉及物理、電子、化學、生物、材料交叉，產出很慢，一開始我非常焦慮?！毙魤粽f，“但我也很幸運，遇到了彭練矛院士和張志勇教授。他們教會我用第一性原理看問題——只要物理本質上有優勢，就值得堅持?！?/span>
13年間，肖夢夢做了三件事。
她首先提出了“感傳解耦”型碳基浮柵晶體管架構，把檢測靈敏度做到aM（10-18mol/L）量級——相當于在標準游泳池里找出一粒鹽。接著，在國內率先建成碳基傳感器晶圓級批量制造工藝線，批次性能不均一性控制在6%以內。她開發了特殊封裝工藝，讓敏感的碳管傳感器在真實水環境中“即插即用”，成本降低90%?！扒∏∈恰溟T’給了我們足夠的時間去沉淀，把基礎問題一個一個啃透。”肖夢夢說。
“放眼全球，北大碳基電子學研究中心是碳基電子領域的開拓者和領跑者?！毙魤艚榻B，早在2007年，團隊就提出了無摻雜碳基CMOS（互補金屬氧化物半導體）工藝。2017年，團隊在《科學》雜志發表了全球首個5納米柵長碳納米管晶體管，至今仍是世界領先技術的保持者。
在碳基傳感這個細分方向，aM級檢測極限是國際領先水平，多參數集成、晶圓級批量制備和封裝工藝更是全球獨一無二。更重要的是，北大團隊是目前世界上唯一打通了從碳管材料、到器件工藝、到系統集成、再到產品解決方案全鏈條的團隊。
場景拓展，讓健康檢測像呼吸一樣自然
“新技術產業化最怕‘拿著錘子找釘子’！不是我們拿著技術去找應用，而是納為科技帶著真實需求找上門?！毙魤糁毖裕芏嚓P鍵取舍都是需求替我們做的決定。比如，要管網直插，尺寸就必須微型化；要無人值守，功耗就必須極低；要成本可控，就必須免試劑、少維護。
“場景定義了產品，需求校準了技術。沒有真實需求的牽引，再好的論文也走不出實驗室?！边@也是肖夢夢對年輕科研工作者的建議，“選方向別太在意‘熱’還是‘冷’，要看它是不是一個真問題，真問題就有堅持價值。同時要多走出實驗室，去一線看看真實的問題。”
在她看來，水只是碳納米管傳感器的“起點”。她解釋，碳基傳感器是一個通用平臺，換不同的探針分子，就能測不同的目標。
“阿爾茨海默病早期篩查，通過血液中的標志物蛋白檢測?！彼嘎叮拔覀兡玫搅藝鴥仁讉€FET（場效應晶體管）生物傳感相關技術的發明專利，希望推廣到社區篩查，爭取比現有手段提前5到10年發現風險?！贝送?，還有癌癥標志物篩查、病毒核酸快檢。他們的目標是用2分鐘完成與PCR（聚合酶鏈式反應，目前核酸檢測的“金標準”技術）精度相當的檢測。
“未來，比創可貼還薄的一個貼片，悄無聲息地把生理數據傳到手機。疲勞指數、營養狀況、激素水平、感染風險，一目了然。家里的馬桶每天自動做一次尿液分析，老人獨居不用跑醫院也能持續監測慢性病?！睍诚胛磥?，她給出了這樣的描述，“讓檢測像呼吸一樣自然”。
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