除了進一步發展光盤項目外，於化忠還對金表麵的脫氧核苷酸（DNA）單分子層同時進行了基礎和應用研究。基礎研究是為了更好地服務於應用，即設計出更好的基於DNA的電子生物傳感器用於醫學及環境監測。從物理化學、材料化學，到分析化學，於化忠始終保持著對科學的熱情。高質量的研究工作得到了同行們的認可，2004年，他獲得加拿大為傑出青年化學家設置的Fred Beamish獎；並應邀在美國加州舉辦的Gordon Research Conference作有關生物傳感器的專題報告。
在不斷發展電子生物傳感器的同時，於化忠想到為什麼不把光盤用來進行醫學檢測呢？他立即想到了光盤的讀寫原理：燒錄光盤時激光會在光盤上的染料層燒出一個個孔洞，因為這些孔洞使得激光的反射變化，因此這些孔洞和沒有孔洞的地方就實際形成了一個個“0”和“1”。如果把生物傳感器移植到一張空白的光盤上並以此時的激光信號作為背景，那麼被檢測物質的出現肯定會改變之前的讀寫信號。
但要實現這一目標並不容易，如何移植和固定生物檢測分子，如何檢測信號的變化，這些都需要做大量原創性的工作。麵對困難，於化忠並沒有退縮，在經曆了無數失敗之後，功夫不負有心人，2008年，於化忠的科研團隊成功地賦予了光盤新的使命——作為數字分子檢測的平台。同年，這一開創性的成果被美國化學會雜誌《分析化學》所報道。美國海軍實驗室的裏格勒（Ligler）教授在《自然》上撰文特別推薦，充分肯定了這一技術的實際應用意義並樂觀地預測未來人們大可以在家裏用普通電腦做自我診斷。基於他在科研和教學上的突出成績，於化忠分別在2005年、2009年被破格晉升為副教授和教授。
心係祖國，積極參與國內合作
於化忠已在海外10餘年，這期間他與國內的學術交流從未間斷過，受邀回國訪問作學術報告多達20餘次。其中包括遠在西北的中科院西北高原生物研究所、蘭州大學以及香港大學、香港中文大學。2007年，他受邀回到母校北京大學作專題演講。
在成功試驗數字分子診斷技術後，於化忠想到推廣這項技術的第一個地方便是自己的祖國，他希望自己的技術能夠幫助祖國的環境工作者現場快速地測出汙染指標，希望低成本的技術能夠幫助改善農村的醫療檢測條件，讓更多的病人能夠早發現，早治療。2009年，於化忠積極參與了與中科院西北高原生物研究所的合作，並順利申請到了中科院王寬城科研獎金。環境汙染相對嚴重的山西省注意到於化忠這一先進技術。2010年年末，山西省人力資源和社會保障廳張健廳長一行在加拿大舉辦了海外人才洽談會，專程參觀了於化忠實驗室，考察數字分子診斷技術，雙方正式簽署了數字分子檢測技術項目合作意向書。
於化忠期待自己能在國內的相關領域作出更大貢獻。